Le microréacteur ZiaCore atteint la criticité lors d'essais à puissance nulle à haute température

Le Laboratoire national de Los Alamos (Los Alamos National Laboratory) a annoncé le 30 juillet que son microréacteur ZiaCore, dont la conception a été développée en interne, a achevé avec succès un essai de validation de principe de criticité à puissance nulle à haute température au Centre national de recherche sur les expériences critiques (NCERC) au Nevada, atteignant l'état de criticité initiale.

ZiaCore est une conception de microréacteur nucléaire avancé utilisant du combustible à base de dioxyde d'uranium faiblement enrichi. L'essai, d'une durée d'environ quatre semaines entre avril et mai de cette année, a porté le système ZiaCore à la criticité à puissance nulle dans des conditions de haute température. Conformément au processus de conception et de validation des réacteurs, les essais de criticité à puissance nulle permettent de vérifier l'efficacité de la conception physique du réacteur et de fournir des données de référence clés pour le développement ultérieur de l'ingénierie.

Cette conception de microréacteur met l'accent sur l'efficacité d'utilisation du combustible, la compacité structurelle et la fabricabilité. L'équipe de recherche a commencé à développer les technologies associées en 2021, en se concentrant sur la conception du cœur du réacteur et des composants clés, avec un modérateur en hydrure de zirconium et un système de refroidissement par caloducs. Outre les composants principaux, l'équipe a également conçu une enceinte à vide destinée à accueillir les assemblages combustibles du réacteur ZiaCore, les caloducs, les assemblages modérateurs en hydrure de zirconium, le combustible et des éléments chauffants électriques sur mesure.

Lors de cet essai, les assemblages combustibles ZiaCore installés dans l'enceinte à vide ont été déployés sur le banc d'essai Deimos du NCERC. Les chercheurs ont mené une série d'essais de criticité à puissance quasi nulle à des températures dépassant 800 degrés Celsius, obtenant des données importantes sur les caractéristiques de fonctionnement du système à pleine échelle, notamment des paramètres de physique des réacteurs tels que le coefficient de température de réactivité. Ces données servent non seulement à la conception de ZiaCore elle-même, mais peuvent également fournir des références pour le développement de technologies de microréacteurs similaires.

La criticité dite « à puissance nulle » consiste à établir et maintenir une réaction en chaîne de fission, mais à arrêter la réaction avant que le processus de fission ne produise une chaleur mesurable. Comme les produits de fission générés pendant l'essai sont extrêmement faibles et que les niveaux de radioactivité sont bas, les espaces de laboratoire concernés peuvent être réutilisés rapidement après l'essai ; de plus, le combustible nucléaire n'est pas consommé et peut encore être utilisé pour des essais ultérieurs.

Selon les documents du projet, le microréacteur ZiaCore pourra à l'avenir utiliser du combustible à uranium faiblement enrichi à haute teneur (HALEU) une fois la chaîne d'approvisionnement mature. L'uranium faiblement enrichi à haute teneur désigne généralement un combustible à l'uranium dont l'enrichissement en uranium-235 est inférieur à 20 %, et il est considéré comme une option de combustible importante pour de nombreuses conceptions de réacteurs avancés.

Le NCERC, situé sur le site de sécurité nationale du Nevada (Nevada National Security Sites), est la seule installation d'essais critiques à usage général des États-Unis et bénéficie du soutien du programme de sûreté-criticité nucléaire.