Les particules TRISO peuvent être transformées en sphères de la taille d'une boule de billard (appelées cailloux) pour être utilisées comme combustible dans des réacteurs refroidis au gaz à haute température ou au sel fondu.

5 nouvelles conceptions de réacteurs gagnent un financement du DoE

De nombreuses entreprises travaillant sur des réacteurs nucléaires de prochaine génération ne disposent pas de l’infrastructure, des installations de laboratoire et des modèles informatiques nécessaires pour collecter les données nécessaires pour prouver à la US Nuclear Regulatory Commission (NRC) que leurs conceptions sont sûres et fonctionneront. Pour donner un coup de pouce à certaines de ces entreprises, le département américain de l’énergie a récemment accordé un financement initial de 30 millions de dollars à chacune des cinq équipes américaines afin qu’elles puissent relever les défis techniques, opérationnels et de licence liés à la mise sur le marché de leurs conceptions. Cela fait partie du programme de démonstration de réacteurs avancés du département. L’objectif est d’aider l’industrie nucléaire américaine à démontrer des conceptions de réacteurs avancés dans des délais accélérés.

Voici un aperçu de cinq modèles américains qui pourraient être opérationnels dans les 14 prochaines années.

Les particules TRISO peuvent être transformées en sphères de la taille d’une boule de billard (appelées cailloux) pour être utilisées comme combustible dans des réacteurs refroidis au gaz à haute température ou au sel fondu.

Les trois premiers modèles reposent sur le carburant particulaire TRISO (TRi-structural ISOtropic). Les particules TRISO sont constituées d’un noyau de combustible d’uranium, de carbone et d’oxygène encapsulé par trois couches de matériaux à base de carbone et de céramique. Les couches de carbone et de céramique empêchent la libération de produits de fission radioactifs quelles que soient les conditions du réacteur. Les particules de TRISO ne peuvent pas fondre dans un réacteur et résister à des températures extrêmes bien au-delà du seuil des combustibles nucléaires actuels.

Les particules sont petites, à peu près de la taille d’une graine de pavot, et peuvent être fabriquées en pastilles cylindriques ou en sphères de la taille d’une boule de billard pour une utilisation dans des réacteurs refroidis au gaz à haute température ou au sel fondu.

Réacteur nucléaire avancé BWXT

Concept de conception du réacteur nucléaire avancé BWXT.Concept de conception du réacteur nucléaire avancé BWXT.

BWX Technologies développe un microréacteur transportable pour les applications hors réseau et les zones reculées. Il est conçu pour générer 50 MW d’énergie thermique et être opérationnel au début des années 2030. Le réacteur à gaz à haute température utilise une version du combustible TRISO du DoE qui contient un noyau de combustible en nitrure d’uranium pour des performances plus élevées. L’équipe prévoit de travailler avec Idaho et Oak Ridge National Labs pour tester et qualifier leur nouveau carburant. Ils se concentreront également sur le développement de procédés de fabrication qui pourraient réduire de moitié le coût du microréacteur tout en proposant des capacités qui profiteraient également à d’autres conceptions de réacteurs.

eVinci Microréacteur

Concept de design du microréacteur Westinghouse eVinci.Concept de design du microréacteur Westinghouse eVinci.Nucléaire de Westinghouse

Les 15 MW transportables de Westinghouse Electric Co. eVinci microréacteur est conçu pour être installé sur site en moins de 30 jours. Il présente une conception de caloduc qui lui permet de fonctionner sur une grille ou dans des endroits éloignés. La société travaillera avec Los Alamos et Idaho National Labs, ainsi que l’Université Texas A&M, pour tester et fabriquer des composants pour le caloduc afin de développer une petite unité de démonstration. Ce projet de deux ans soutient un effort plus important de Westinghouse pour construire un prototype de réacteur d’ici 2024, avec un déploiement commercial complet prévu pour le milieu à la fin des années 2020.

Réacteur d’essai à échelle réduite Hermes

Concept de conception du réacteur à haute température refroidi au sel de fluorure Kairos Power.Concept de conception du réacteur à haute température refroidi au sel de fluorure Kairos Power.

Kairos Power travaillera avec l’Idaho et Oak Ridge National Labs, ainsi que l’Institut de recherche sur l’énergie électrique et Materion Corp., pour développer Hermes, une version réduite du réacteur commercial FHR de Kairos. Le réacteur commercial de 140 MW utilise une conception de lit de galets de combustible TRISO avec un liquide de refroidissement sel de fluorure pour extraire efficacement la chaleur du combustible pour générer de l’énergie. Il est conçu pour fonctionner à des températures plus basses que la plupart des réacteurs avancés et offre une haute disponibilité avec un ravitaillement en ligne. Hermes devrait être opérationnel en 2026 et fera l’objet d’une démonstration à Oak Ridge, au Tennessee.

Réacteur Holtec SMR-160

Concept de conception de la centrale nucléaire Holtec SMR-160.Concept de conception de la centrale nucléaire Holtec SMR-160.

Holtec travaillera à achever la recherche et le développement de la centrale électrique nécessaires à la démonstration de son petit réacteur modulaire à eau légère. Le réacteur de 160 MW peut être adapté pour utiliser des condenseurs refroidis par air sur son côté secondaire, ce qui lui permet d’être utilisé dans la plupart des régions arides du monde. Holtec prévoit de fabriquer la plupart des composants du réacteur aux États-Unis. Ils prévoient de faire une démonstration du réacteur sur le site d’Oyster Creek dans le New Jersey, à la suite du démantèlement de cette centrale nucléaire.

Hotec travaille en partenariat avec Kiewit Power Constructors, Framatome, Mitsubishi Electric Power Products, Western Services Corp. et l’Idaho National Lab.

Expérience de réacteur au chlorure fondu

Concept de conception de la technologie de réacteur rapide au chlorure fondu TerraPower.Concept de conception de la technologie de réacteur rapide au chlorure fondu TerraPower.

Southern Co. veut construire et exploiter un petit prototype basé sur le réacteur rapide au chlorure fondu (MCFR) de TerraPower. Il doit être évolutif pour une utilisation commerciale sur le réseau et capable d’utiliser plusieurs combustibles différents, y compris le combustible nucléaire irradié d’autres réacteurs. La technologie MCFR est très efficace pour le transfert et peut être utilisée pour le stockage thermique, la fourniture de chaleur de procédé ou la production d’électricité. Ce que l’équipe apprend de la construction et de l’exploitation du réacteur à chlorure fondu sera utilisé pour concevoir, autoriser et exploiter un réacteur de démonstration qui pourrait être opérationnel au cours des cinq prochaines années.

Southern Co. travaillera avec TerraPower, Core Power, Orano et EPRI, ainsi qu’avec d’autres entreprises privées, laboratoires et universités.

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