Méthode de diagnostic de la surchauffe des réacteurs et des puces développée par l'Institut de physique et de technologie de Moscou

Récemment, l'équipe du laboratoire d'hydrodynamique thermique et de physique de l'ébullition de l'Institut de physique et de technologie de Moscou (MEPhI) a proposé une méthode de diagnostic précoce de la crise de transfert thermique fondée sur l'analyse des fluctuations de température de la surface de dissipation thermique, capable de réaliser une prédiction précise avant l'apparition de phénomènes d'ébullition dangereux, améliorant ainsi significativement la marge de sûreté et la rentabilité économique des centrales nucléaires.

Il est à noter que, dans l'exploitation des réacteurs à eau pressurisée de type VVER, si une ébullition volumétrique se produit dans la zone active du réacteur nucléaire, elle peut facilement provoquer une crise de transfert thermique et entraîner la fusion des éléments combustibles ; c'est pourquoi les centrales nucléaires en service adoptent généralement une stratégie d'exploitation conservatrice en sous-charge. Le directeur du laboratoire, Kirill Kutsenko, a indiqué que cette recherche, en établissant la corrélation entre la pression du caloporteur, le débit et les fluctuations de température, fournit un outil de diagnostic universel pour déterminer en temps réel le régime d'écoulement et d'ébullition du caloporteur ; à l'avenir, elle sera combinée à l'intelligence artificielle pour créer un ensemble matériel-logiciel servant de conseiller décisionnel en temps réel aux opérateurs des centrales nucléaires.

Cette technologie de diagnostic possède une très forte universalité transdisciplinaire et a été validée dans divers environnements de caloporteurs, de l'eau à l'azote liquide. Outre la garantie de surveillance de sûreté permettant d'augmenter de plusieurs points de pourcentage la puissance d'exploitation des centrales nucléaires traditionnelles, cette théorie peut également être directement étendue aux réacteurs rapides à caloporteur métallique liquide (sodium, plomb, bismuth) du projet « Proryv » (Percée) de la société d'État russe Rosatom, au refroidissement des aimants supraconducteurs des grands accélérateurs de particules, ainsi qu'aux systèmes de refroidissement liquide à haute densité de puissance des puces dans le domaine de la microélectronique.

Actuellement, l'équipe de recherche s'efforce de développer des logiciels à haute vitesse et des instruments spécialisés afin de promouvoir la commercialisation de ce système d'alerte précoce dans les domaines de l'énergie nucléaire et de la microélectronique. En faisant passer la prévention des crises de transfert thermique de la « surveillance a posteriori » à la « prédiction a priori », cette percée établit une nouvelle référence technique en matière de sûreté et d'efficacité opérationnelle des dispositifs à haute densité énergétique.