Shenju Fusion dévoile le concept de réacteur hybride fusion-fission à confinement toroïdal sphérique « Jinwu-1 »

Shenju (Sichuan) Nuclear Energy Co., Ltd. a dévoilé le concept de son dispositif de première génération, « Jinwu-1 », qui adopte la filière technologique du réacteur hybride fusion-fission à confinement toroïdal sphérique. Ce système utilise une source compacte de neutrons de fusion pour piloter un système nucléaire sous-critique, permettant l'amplification d'énergie, la surgénération de combustible et la transmutation des nucléides à vie longue.

Selon le concept, Jinwu-1 s'appuie sur une puissance de fusion de 50 MW comme base de conception, avec des aimants supraconducteurs à haute température, une colonne centrale remplaçable et une zone nucléaire sous-critique modulaire. Le rayon principal du cœur de fusion est d'environ 1,5 mètre, avec pour objectif de produire environ 40 MW de puissance neutronique de fusion à 14,1 MeV, servant de source neutronique industrielle.

Sur le plan de la conception système, Jinwu-1 amplifie l'énergie des neutrons de fusion grâce à une couverture de fission sous-critique. Le projet propose un facteur de multiplication de la puissance thermique nucléaire d'environ 15 : 40 MW de puissance neutronique de fusion peuvent générer environ 600 MW thermiques de puissance nucléaire ; en ajoutant le dépôt thermique des particules alpha de fusion, la puissance thermique nucléaire totale de l'installation atteint environ 610 MW thermiques. Sur la base d'un rendement de conversion thermique-électrique de 35 % à 40 %, la puissance électrique brute correspondante est estimée entre 210 et 240 MW électriques.

La zone nucléaire sous-critique de ce concept adopte une disposition modulaire sectorisée, conçue autour de la production de tritium, de la surgénération du combustible nucléaire, de la transmutation des actinides mineurs et de la gestion des produits de fission à vie longue. La zone de production de tritium à base de lithium vise à produire du tritium par la réaction de capture neutronique du lithium-6, avec un rapport de production de tritium conçu pour ne pas être inférieur à 1,15 ; les zones d'uranium-238 et de thorium-232 peuvent être utilisées pour produire des nucléides fissiles tels que le plutonium-239 et l'uranium-233 ; en outre, les neutrons de 14,1 MeV et le spectre neutronique rapide peuvent être utilisés pour traiter les actinides mineurs à vie longue tels que le neptunium-237 et l'américium-241, avec la possibilité de configurer des cibles dédiées pour traiter des nucléides comme le technétium-99 et l'iode-129.

En matière de conception sûreté, la zone nucléaire de Jinwu-1 maintient un état sous-critique avec un facteur de multiplication effectif inférieur à 1, la puissance de fission dépendant de la source externe de neutrons de fusion. Selon le concept, lorsque la puissance de la source neutronique diminue ou s'arrête, la puissance de fission diminue en conséquence. Sur cette base, l'installation sera également équipée de systèmes d'ingénierie de niveau nucléaire, notamment l'arrêt indépendant, l'évacuation de la chaleur résiduelle, le confinement des matières radioactives, la sûreté du tritium et des barrières multiples.

La planification du projet adopte une progression en quatre phases : « conception conceptuelle — validation clé — validation du plasma — démonstration intégrée ». La première phase comprend l'achèvement du point de conception unifié du réacteur hybride à confinement toroïdal sphérique de 50 MW, du prototype numérique et du déploiement de la propriété intellectuelle essentielle ; la deuxième phase comprend la validation des prototypes des aimants supraconducteurs à haute température, de la colonne centrale et des composants soumis à de fortes charges thermiques ; la troisième phase comprend la construction de la machine de fusion principale et la validation d'un fonctionnement plasma stable et reproductible ; la quatrième phase comprend le couplage de la zone nucléaire sous-critique avec les systèmes thermohydrauliques et de sûreté, aboutissant à une production stable de puissance thermique et électrique.

Selon le concept du projet, l'investissement total pour le réacteur expérimental Jinwu-1 est d'environ 6,6 milliards de yuans, avec un terrain planifié de 130 mu (environ 8,7 hectares), une puissance électrique de pointe d'environ 160 MVA, et une validation de production d'électricité prévue autour de 2030. Shenju Fusion a indiqué que le projet s'appuiera sur les ressources industrielles du Sichuan en matière de recherche nucléaire, de conception d'ingénierie nucléaire et de fabrication d'équipements de qualité nucléaire pour faire progresser l'ingénierie de la fusion et la validation de systèmes nucléaires avancés.