L'installation d'examen du combustible chaud de l'Idaho National Laboratory inscrite au registre des monuments historiques nucléaires des États-Unis

L'American Nuclear Society (ANS) a récemment inscrit l'installation d'examen du combustible chaud (HFEF) de l'Idaho National Laboratory (INL) au registre des monuments historiques nucléaires. Depuis sa mise en service en 1975, cette installation assure l'examen après irradiation du combustible nucléaire et des matériaux, et continue de servir la recherche sur les réacteurs avancés, le combustible nucléaire commercial et la sécurité énergétique connexe.

La HFEF est située dans le complexe des matériaux et du combustible (MFC) de l'Idaho National Laboratory et abrite la plus grande cellule chaude à atmosphère inerte des États-Unis dédiée à la recherche sur les matériaux nucléaires. Cette cellule chaude utilise un environnement à l'argon, équipé de parois de protection d'environ 4 pieds d'épaisseur, permettant un examen à distance, non destructif et de haute précision des échantillons de combustible et de matériaux fortement irradiés, réduisant ainsi le risque d'exposition des travailleurs aux rayonnements.

Les capacités de la HFEF proviennent également de son association avec le réacteur de radiographie neutronique (NRAD). Situé sous la cellule chaude principale, le NRAD est un réacteur de type TRIGA (Training, Research, Isotopes, General Atomics) de 250 kilowatts à piscine ouverte, exploité depuis 1977. Grâce à ses faisceaux de neutrons, il permet d'imager le combustible et les matériaux irradiés, fournissant des données essentielles pour l'étude de la composition, de la structure et du comportement en service du combustible. Le 18 février 2026, le NRAD a réalisé sa 5 000e opération de réacteur et a testé un nouveau système d'imagerie neutronique numérique à haute résolution.

Au cours de ses premières phases d'exploitation, la HFEF était principalement utilisée pour étudier les phénomènes de gonflement des cavités induit par les rayonnements, le fluage sous irradiation, ainsi que leurs effets sur la stabilité dimensionnelle des crayons et des assemblages combustibles. Avec l'augmentation des besoins liés aux projets du réacteur surgénérateur expérimental II (EBR-II) et de l'installation d'essai de flux de neutrons rapides (FFTF) dans l'État de Washington, les capacités d'examen de la HFEF n'ont cessé de s'étendre, et ses résultats de recherche revêtent une importance considérable pour l'évaluation de la sûreté, de la fiabilité et de la durée de vie des réacteurs.

Après la fermeture de l'EBR-II en 1994, la HFEF a été équipée de nouveaux dispositifs dans ses cellules chaudes pour soutenir les travaux de recherche et développement sur le traitement du combustible irradié par sels fondus et la solidification des déchets issus du traitement du combustible. Par la suite, l'installation a fait l'objet de modifications et de mises à niveau d'équipements pour permettre l'examen de longs crayons combustibles de réacteurs à eau légère commerciaux, de combustible à particules tristructurales isotropes (TRISO) et de combustible de réacteurs de recherche à plaques.

Doug Crawford, directeur technique en chef des réacteurs du MFC, a déclaré que la flexibilité démontrée par la HFEF au cours des 50 dernières années, ainsi que sa capacité d'adaptation aux besoins de recherche en constante évolution, demeurent des caractéristiques essentielles de cette installation. La cellule chaude principale de la HFEF mesure environ 30 pieds de large, 70 pieds de long et 25 pieds de haut. Elle est revêtue d'acier au carbone galvanisé et équipée de parois de protection en béton, de fenêtres spéciales en verre au plomb et de 15 postes de travail, permettant des opérations à distance de précision sur des matériaux hautement radioactifs. À côté de la cellule chaude principale se trouve également une cellule de décontamination à atmosphère d'air, utilisée pour le retrait et l'élimination en toute sécurité des matières radioactives.

Ces dernières années, les utilisations du NRAD se sont également diversifiées. Outre ses missions de longue date en radiographie neutronique, les chercheurs utilisent également sa station de radiographie nord pour effectuer des essais critiques à puissance nulle sur le réacteur de démonstration « Unity » de la société Deployable Energy, afin de valider les caractéristiques physiques du cœur de ce réacteur à batterie de 1 mégawatt.

Pour répondre aux nouvelles missions de recherche, la HFEF poursuit également le dégagement et la libération d'espaces dans l'installation nucléaire. À l'été 2024, les ingénieurs du MFC ont commencé à nettoyer une zone de la HFEF appelée fenêtre 9M, retirant plus de 10 000 livres d'équipements, notamment des plaques et supports de vérin, des paniers de chargement, des dispositifs de chauffage ainsi que de nombreux câbles et fils électriques. Tous ces équipements ont dû être décontaminés avant leur élimination. Cette zone est désormais prête à soutenir les travaux liés à la nouvelle boucle d'essai au sodium de l'installation d'essais de réacteurs transitoires (TREAT), destinée à étudier et valider le comportement du combustible dans des conditions d'accident de réacteurs avancés.

Le prix des monuments historiques nucléaires de l'American Nuclear Society a été créé en 1985 pour honorer les sites ou installations ayant contribué au progrès des sciences et de l'ingénierie nucléaires. La HFEF devrait officiellement tenir sa cérémonie d'inscription plus tard cette année, devenant ainsi le dixième site de l'Idaho National Laboratory à recevoir cette reconnaissance, aux côtés d'installations toujours en exploitation telles que le réacteur avancé d'essai, l'installation du cycle du combustible et la TREAT.

Leon Walters, ingénieur principal à la retraite de l'Argonne National Laboratory, a déclaré dans sa lettre de soutien à la nomination que la HFEF est capable à la fois d'examiner les effets de l'irradiation sur de grands composants et de préparer des échantillons à une échelle adaptée à l'analyse microscopique ; à mesure que les capacités de l'installation se sont étendues, l'expertise professionnelle des techniciens concernés s'est également renforcée. Il estime que l'inscription de la HFEF au registre des monuments historiques nucléaires constitue non seulement une reconnaissance de l'installation elle-même, mais aussi un hommage à des générations d'ingénieurs et de techniciens ayant participé à la recherche sur le combustible et les matériaux.