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MYRRHA : le monde fasciné par un prototype belge

Un nouveau réacteur de recherche est en construction, et pas n'importe lequel.
Il s'agit du premier prototype au monde à être alimenté par un accélérateur de particules. L'infrastructure de recherche a été baptisée MYRRHA. À quoi servira-t-elle ? Pour la recherche fondamentale et appliquée, la production de radio-isotopes médicaux, l'étude de nouveaux matériaux, des solutions innovantes pour les déchets nucléaires et la fusion nucléaire... Ce projet belge d'envergure, qui attire des chercheurs du monde entier, sera opérationnel dans une dizaine d'années.

Un réacteur hybride : une première belge

MYRRHA est un projet belge d'envergure internationale mené par le Centre belge de recherche nucléaire (SCK•CEN) à Mol, dans la province d'Anvers. MYRRHA signifie Multi-purpose hYbrid Research Reactor for High-tech Applications. C'est la première fois qu'un réacteur de ce type est construit.

MYRRHA réacteur « hybride » ou « sous-critique », est alimenté par un accélérateur de particules. Il s'agit du premier prototype au monde d'un réacteur nucléaire alimenté de cette façon. Il s'agit d'un système piloté par accélérateur (ADS). L'accélérateur de particules génère des neutrons qui forment à la fois le moteur et le carburant du MYRRHA.

Cette technologie innovante est très facile à contrôler : lorsque l'accélérateur de particules est éteint, la réaction en chaîne s'arrête automatiquement en une fraction de seconde, ce qui fait de MYRRHA un réacteur de recherche particulièrement innovant en termes de conception en raison des grandes différences avec les réacteurs existants. MYRRHA fonctionne avec des neutrons rapides qui sont contrôlés par un accélérateur. Le réacteur est refroidi par un mélange de plomb et de bismuth. Le réacteur est sous-critique et donc facile à contrôler.

Réacteur VENUS avec accélérateur Genepi. Source: SCK CEN. Used by permission

C'est un procédé particulièrement sûr : aucune réaction en chaîne automatique n'est possible. Lorsque l'accélérateur de particules est arrêté, la réaction en chaîne s'arrête en une fraction de seconde. De la même manière qu'avec un simple bouton marche/arrêt.

Dans le cadre de son projet GUINEVERE, le SCK•CEN a transformé le réacteur VENUS en modèle de démonstration ADS. Le développement réussi du modèle limité de GUINEVERE est un grand pas en avant dans le développement de MYRRHA.
Dans le projet GUINEVERE, le concept MYRRHA pourrait d'abord être testé à plus petite échelle.

Exercer la profession d’ingénieur me procure le sentiment de pouvoir apporter des solutions. Je pense que les aptitudes de base requises pour ce métier sont la curiosité, la capacité de dépasser le conservatisme et proposer des solutions innovantes

Prof. Dr. Hamid Aït Abderrahim, directeur du projet MYRRHA.

Les nombreux atouts mis en lumière

Premier atout : une énergie nucléaire sûre et efficace avec moins de déchets.

MYRRHA est le tout premier prototype d'un réacteur nucléaire alimenté par un accélérateur de particules. Un tel système ou ADS (Accelerator Driven System) a deux avantages majeurs.

Un ADS comprend un noyau sous-critique : il n'y a pas assez de matière fissile pour maintenir la réaction en chaîne. C'est une technologie nucléaire très sûre et facile à contrôler : lorsque l'accélérateur de particules est éteint, la réaction en chaîne s'arrête automatiquement en une fraction de seconde.

Le deuxième avantage réside dans l'utilisation de neutrons rapides. Grâce à ces neutrons rapides, un ADS tel que MYRRHA utilise de façon optimale le combustible à l'uranium, réduisant ainsi la quantité de déchets radioactifs. De plus, un système piloté par accélérateur est parfaitement adapté à la transmutation sûre et concentrée des déchets à longue durée de vie.

Deuxième atout : matériaux et combustibles pour les nouveaux réacteurs et la fusion nucléaire.

À terme, MYRRHA reprendra les tâches du réacteur belge BR2. En tant que réacteur d'essai de matériaux flexible et puissant, le BR2 joue depuis plusieurs décennies un rôle essentiel dans la recherche internationale sur la sûreté des réacteurs, des matériaux et des combustibles nucléaires pour différents types de réacteurs et dans le programme européen de fusion nucléaire.

Les tests de rayonnement dans MYRRHA serviront de base à la mise au point de matériaux et de composants pour les futurs systèmes nucléaires. Ces systèmes seront plus sûrs, utiliseront plus efficacement les ressources en uranium et produiront moins de déchets radioactifs. La recherche effectuée avec MYRRHA devrait également nous aider à développer la technologie de la fusion nucléaire.

Troisième atout : la demande mondiale de radio-isotopes.

Le Centre belge de recherche nucléaire est l'un des cinq plus grands producteurs mondiaux de différents types de radio-isotopes médicaux et industriels. La Belgique représente près de 30 % de la demande mondiale. La demande du secteur de la santé en isotopes pour le diagnostic et la thérapie est déjà élevée. En raison des progrès technologiques en médecine nucléaire, nous prévoyons une augmentation supplémentaire de l'utilisation des radio-isotopes médicaux.

Nous produisons actuellement ces radio-isotopes dans le réacteur BR2. Ce dernier produit à lui seul 20 à 25 % des radio-isotopes utilisés dans le monde et sa capacité hebdomadaire peut être portée à 65 % si nécessaire.

Chaque année, 30 millions de personnes bénéficient des développements de la médecine nucléaire pour plus de 60 pathologies.

Pour assurer l'approvisionnement et la position de leader de la Belgique après la fermeture du BR2 en 2026, MYRRHA prendra en charge cette tâche de production. MYRRHA permet également de développer de nouveaux types de radio-isotopes qui combattent les maladies encore plus efficacement avec moins d'effets secondaires nocifs. Le SCK•CEN contribue ainsi à une meilleure santé publique.

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Quatrième atout : lutter contre le réchauffement climatique grâce au silicium dopé.

Pour produire de l'énergie renouvelable, les installations telles que les éoliennes et les panneaux solaires ont besoin de semi-conducteurs qui transportent efficacement l'électricité. Le silicium dopé aux neutrons est la solution idéale pour ces applications de haute puissance, ainsi que pour les voitures hybrides et les trains à grande vitesse.

La production de silicium dopé aux neutrons est l'une des spécialités du réacteur BR2. La capacité d'irradiation représente environ 20 % de la production mondiale actuelle, et la tendance est également à la hausse. MYRRHA devra répondre à cette demande croissante à l'avenir. Le réacteur de recherche contribuera ainsi à la réalisation de technologies à faible émission de carbone.

Vue aérienne du réacteur de recherche BR2, actuellement utilisé au SCK CEN. Source : SCK•CEN. Used by permission

Quand j'avais 14 ans, un professeur nous a appris une merveilleuse histoire sur Pierre et Marie Curie, les fondateurs de la physique nucléaire, et sur le monde invisible des neutrons et des becquerels.... J'ai été immédiatement séduit.

Prof. Dr. Hamid Aït Abderrahim, directeur du projet MYRRHA.

Où en est le projet MYRRRHA à l'heure actuelle ?

En ce moment, la première phase de la construction de MYRRHA bat son plein. L'accélérateur de particules se construit pas à pas. Parallèlement, le SCK•CEN poursuit les démarches pour l'obtention des licences nécessaires.

En septembre 2018, le gouvernement fédéral a annoncé qu'il soutenait la réalisation de MYRRHA
. Le financement alloué de 558 millions d'euros conduira à la réalisation de la première phase de MYRRHA : la construction de la première partie des stations d'accélération et d'irradiation des particules sur le site SCK•CEN à Mol. Cette infrastructure sera mise en service en 2026, produira des radio-isotopes innovants et favorisera la recherche fondamentale et appliquée, entre autres, sur les matériaux du futur.

Le professeur Hamid Aït Abderrahim, directeur du projet MYRRHA, fait le point sur les progrès réalisés : « Le Centre de ressources du cyclotron (CRC de l'Université de Louvain-la-Neuve) apporte actuellement les composants d'un premier accélérateur de particules prototype pour MYRRHA. Chaque composant a été soumis à des tests approfondis. Les pièces seront ensuite utilisées pour construire un accélérateur de particules qui sera testé dans son intégralité. Chez SCK•CEN, nous voulons démontrer que le prototype fonctionne de manière flexible et fiable avant de commencer à construire l'accélérateur de particules MYRRHA à grande échelle. »

Un moteur d'innovation en Europe

La Commission européenne reconnaît MYRRHA comme un projet d'innovation international d'une grande importance sociale. MYRRHA stimule l'innovation dans toute l'Europe et joue un rôle dans le développement de l'économie de la connaissance. Comme le gouvernement belge, l'Europe a donc décidé d'apporter un soutien financier au SCK•CEN pour ce projet.

Depuis 2010, MYRRHA est l'une des priorités européennes dans le domaine des infrastructures de recherche pour la production d'électricité. En optant pour cette installation multifonctionnelle, l'Europe veut rester à la pointe de la recherche et du développement pour la production d'électricité durable.

MYRRHA s'inscrit parfaitement dans le plan stratégique de la Commission européenne visant à accélérer le développement des technologies énergétiques bas carbone. Ces technologies jouent un rôle important dans la lutte contre le réchauffement climatique et dans la garantie d'un approvisionnement énergétique européen sûr et indépendant.

La nouvelle approche met l'accent sur le développement de programmes communs, sur une meilleure utilisation du potentiel spatial de l'Europe et sur la recherche, l'innovation et la maximisation du potentiel du marché intérieur. En tant qu'infrastructure unique au monde, MYRRHA se concentre sur la recherche sur le traitement des déchets nucléaires (transmutation), les matériaux combustibles pour les systèmes de fission nucléaire et les matériaux de fusion.

L'emplacement du bâtiment MYRRHA avec le long hall pour l'accélérateur de particules sur le site du SCK•CEN à Mol. Source : SCK-CEN. Used by permission

Le gouvernement belge, pour sa part, soutient MYRRHA afin que le SCK CEN puisse poursuivre son travail de pionnier dans le domaine de la recherche nucléaire et d'acteur mondial dans la production de radio-isotopes.

« Plus que jamais, la Belgique est déterminée à rester à la pointe de l'innovation technologique nucléaire. Le projet MYRRHA est la preuve évidente que nous continuons à investir dans la recherche nucléaire afin de maintenir et de renforcer le développement de notre expertise et de notre infrastructure. Les solutions technologiques offertes par MYRRHA sont essentielles pour les générations futures. Elles réduiront l'empreinte écologique des déchets nucléaires et assureront la production fiable de radio-isotopes médicaux pour tous. »

Marie Christine Marghem, Ministre Fédérale de l'Énergie, de l'Environnement et du Développement durable.

Le projet MYRRHA suscite également l'intérêt du monde entier et est reconnu comme l'un des plus importants moteurs de l'innovation dans le secteur nucléaire.

Pour une nouvelle génération de scientifiques et pour l'emploi

Le projet MYRRHA attire des spécialistes du monde entier et contribue à renforcer notre image internationale et notre réputation d'excellence. En plus de former les futures générations d'experts, ce projet d'envergure mondiale offre également l'occasion de jeter des ponts entre de nombreux instituts de recherche, universités et entreprises, tant dans notre pays que dans le reste du monde.

Pendant sa phase d'exploitation, MYRRHA créera environ 2 000 emplois durables, de manière directe et indirecte. Cette dynamique s'accompagnera également de la création d'emplois supplémentaires par la création de spin-offs et la création de nouvelles entreprises de haute technologie à proximité du SCK CEN.

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