Une université américaine développe une technologie de dégivrage par laser pour la maintenance des systèmes de sûreté des centrales nucléaires

Une équipe d'ingénieurs de l'Université de Floride du Sud (University of South Florida) a développé une technologie de dégivrage par laser sur mesure pour résoudre le problème d'adhérence des paniers de glace lors de la maintenance des systèmes de sûreté critiques des centrales nucléaires. Après quatre années de recherche, de conception et de tests, cette technologie a été validée sur site dans deux centrales nucléaires exploitées par la Tennessee Valley Authority (TVA).

Cette technologie a été développée conjointement par le professeur de génie mécanique et aérospatial de l'Université de Floride du Sud, Ahmed·Vaselbehagh, et le chercheur postdoctoral Ty·Hagan. Elle cible principalement les systèmes de condenseurs à glace utilisés dans certaines centrales nucléaires aux États-Unis, au Japon et en Finlande. Ces systèmes contiennent un grand nombre de paniers remplis de glace borée. En cas d'accident extrême, cette glace peut absorber la chaleur et contribuer à réduire la pression dans l'enceinte de confinement.

Lors des inspections de routine, le personnel de la centrale doit soulever et peser individuellement des milliers de paniers de glace pour vérifier que leur état est conforme aux exigences. Cependant, à mesure que les opérations de recharge de glace se répètent, les paniers adjacents peuvent geler et adhérer les uns aux autres, rendant difficile le levage et l'inspection individuels de chaque panier. La TVA a donc mandaté l'équipe de recherche pour développer une méthode de séparation plus sûre et plus efficace, réduisant l'intensité du travail manuel tout en évitant d'endommager l'équipement.

Le système de dégivrage par laser conçu par l'équipe de recherche peut opérer dans les espaces étroits entre les paniers de glace et effectuer des coupes à environ 40 pieds (environ 12 mètres) de profondeur. Ce dispositif utilise un laser de précision pour découper la couche de glace reliant les paniers adjacents, permettant au personnel d'effectuer la séparation et l'inspection sans avoir à faire fondre une grande quantité de glace, réduisant ainsi la production d'eau de fonte et diminuant la pression liée à la reformation de glace dans d'autres zones ou à la gestion de l'eau accumulée dans les zones basses.

Le développement de ce système a impliqué plusieurs domaines, notamment le génie mécanique, le génie électrique, l'optique, le contrôle, la fabrication et la conformité en matière de sûreté. L'équipe a dû s'assurer que l'équipement puisse résister à des environnements à très basse température, passer à travers des ouvertures extrêmement étroites et être manipulé en toute sécurité par le personnel de la centrale dans un environnement d'exploitation strictement réglementé. Les chercheurs ont également obtenu les certifications relatives à la radioprotection des travailleurs et à la sécurité laser, et ont mené de multiples séries de tests dans des environnements gelés et des zones de contrôle de la contamination afin de vérifier sa fiabilité d'utilisation dans les installations nucléaires.

L'équipement final est composé de plusieurs centaines de pièces et est accompagné de procédures opérationnelles, de documents techniques et de supports de formation permettant au personnel de la centrale de l'utiliser et de le maintenir de manière autonome. L'équipe de recherche indique que cette technologie peut éliminer plusieurs pieds de glace accumulée en quelques minutes, contribuant ainsi à réduire le temps de maintenance et à améliorer l'efficacité des inspections de sûreté critiques des centrales nucléaires.