Les réacteurs de recherche belges

Belgian Reactor 1 (BR1) est un réacteur nucléaire refroidi par air et modéré par graphite doté d'une d'une puissance de 4 MWh. Ce premier réacteur nucléaire belge (d'où son nom) a été construit comme réacteur d'essai, en vue de réaliser des expériences scientifiques. Il est devenu opérationnel en 1956 et a été le premier réacteur de recherche sur le site du Centre d'étude de l'énergie nucléaire à Mol.

Le BR1 est un réacteur critique (habituel pour un réacteur nucléaire), ce qui signifie qu'une réaction en chaîne maintient le processus de fission en marche. Il est fréquemment utilisé comme source de neutrons pour l'analyse d'activation, l'étalonnage dosimétrique, la radiographie neutronique et les expériences de réacteur de référence. Jusqu'en 1964, il a également été utilisé pour la production d'isotopes médicaux. Il est également utilisé comme centre de formation et d'entraînement pour les étudiants universitaires belges et étrangers. Il convient également au dopage du silicium.

Malgré son âge mûr, le BR1 n'est pas encore prêt de s'arrêter. Aucun problème budgétaire ou de sécurité ne mettent son avenir en danger : une équipe de 5 personnes suffit pour poursuivre toutes les recherches et pour effectuer les contrôles de sécurité réguliers. Grâce à sa faible puissance (700 kW en moyenne, 1 MW aux heures de pointe), le BR1 ne consomme pratiquement pas d'électricité ni de combustible nucléaire. Les barres de combustible actuelles continueront à fournir de l'énergie pendant très longtemps encore.

BR2 (Belgian Reactor 2) est l'un des réacteurs de recherche les plus puissants et les plus flexibles au monde. Il est également actif sur le terrain du SCK·CEN à Mol. Le réacteur travaille sur l'uranium depuis son démarrage en 1962. L'eau sous pression sert de liquide de refroidissement et de modérateur. En 2015 et 2016, BR2 a fait l'objet d'une maintenance et d'une modernisation approfondies afin de pouvoir encore être utilisé de manière optimale dans les années à venir en tant qu'infrastructure de recherche polyvalente et en tant que fournisseur important d'isotopes médicaux et de silicium dopé. Regardons en bref les tâches essentielles du BR2 et son rôle essentiel en tant qu'infrastructure de recherche mondialement reconnue et pertinente :

• Recherche sur les combustibles et les matériaux. BR2 joue un rôle important dans la recherche internationale sur le comportement des matériaux dans un réacteur nucléaire. Par exemple, nous irradions dans BR2 toutes sortes de combustibles nucléaires et de matériaux de construction pour différents types de réacteurs et pour le programme européen de fusion nucléaire. Grâce au rayonnement intense, nous pouvons étudier le vieillissement de ces matériaux irradiés. BR2 contribue ainsi à la sûreté des réacteurs nucléaires existants et nouveaux.
• Production de radio-isotopes. BR2 représente 20 à 25 % de la production mondiale totale des radio-isotopes les plus importants. Si nécessaire, la production peut être augmentée jusqu'à 65 %. Ces radio-isotopes sont indispensables au diagnostic et au traitement du cancer, entre autres. D'autres applications peuvent être trouvées dans l'industrie, telles que les systèmes de contrôle des soudures et de détermination de la densité et de la teneur en humidité des substances.
• Silicium dopé. Le silicium est irradié au sein du BR2, produisant ainsi du silicium dopé. Ce dernier est un semi-conducteur de haute qualité. Pour certaines applications, seul le silicium irradié dans un réacteur nucléaire convient. Ces semi-conducteurs constituent par exemple le matériau de base des composants électroniques des systèmes d'énergie solaire et éolienne, des voitures hybrides et des trains à grande vitesse.
• Détection de neutrinos. Un consortium de scientifiques belges, britanniques et français a développé et installé avec succès un nouveau type de détecteur de neutrinos dans le réacteur de recherche BR2. Ce projet ambitieux, intitulé SoLid (« Search for oscillation with a Lithium-6 detector »), vise à répondre à une question essentielle en physique des particules que le monde scientifique stimule depuis des années : les neutrinos stériles existent-ils ? La découverte et la perception physique des neutrinos seraient un immense pas en avant pour la physique des particules, nous rapprochant un peu plus de la compréhension des particules essentielles qui composent l'univers.

Le réacteur BR3 (Belgian Reactor 3) a été opérationnel en tant que prototype de réacteur à eau sous pression de 1962 à 1987. Ce type de réacteur est le plus courant dans les centrales nucléaires du monde entier. Le BR3 a été le premier du genre en Europe et sera, dans quelques années, le premier du genre dans le monde à disparaître complètement.

L'Europe a choisi BR3 pour réaliser en primeur un démantèlement complet de son réacteur et pour faire étudier toutes ses facettes par le SCK CEN. Pour ce faire, ce dernier a développé en interne de nouvelles méthodes pour garantir la sécurité tout au long du processus de décomposition. Les connaissances acquises dans le domaine de la radioprotection, des déchets radioactifs et des techniques de démantèlement nous permettent de garantir une décomposition soignée des installations nucléaires dans le monde entier. Ces informations fournissent également d'excellents conseils pour la conception de nouvelles installations afin qu'elles puissent être démontées de manière sûre et efficace par la suite.

Le quatrième et dernier réacteur de recherche construit sur le site de SCK CEN à Mol est le réacteur VENUS. VENUS signifie Vulcan Experimental Nuclear Study et fonctionne depuis 1964. Cette installation flexible a déjà fait l'objet de plusieurs rénovations et modernisations. VENUS a d'abord servi à étudier la configuration optimale du combustible pour divers réacteurs nucléaires. Grâce à la flexibilité de VENUS, les chercheurs ont pu simuler différentes compositions.

En 2008, le SCK CEN a commencé la conversion complète de VENUS pour le projet GUINEVERE, abréviation de Generator of Uninterrupted Intense NEutrons at the lead VEnus Reactor. Le projet a démarré en 2010 et depuis, le réacteur s'appelle VENUS-F. GUINEVERE était une première mondiale : il s'agit du premier modèle de démonstration d'un réacteur sous-critique au plomb et contrôlé par un accélérateur de particules.

GUINEVERE joue un rôle indispensable dans la recherche sur les systèmes pilotés par des accélérateurs ou ADS, dont MYRRHA sera le premier réacteur d'essai et de recherche. Avec la construction de GUINEVERE comme modèle de démonstration, une étape importante a été franchie dans le développement de MYRRHA. Actuellement, le SCK CEN mène un programme expérimental visant à valider les méthodes de mesure pour la détermination de la sous-criticité (un paramètre de sûreté important du système) dans différentes conditions. Les expériences contribuent à la sécurité du MYRRHA et des futurs ADS. Entre autres choses, ces systèmes seront capables de transmutation, un processus par lequel les déchets radioactifs à vie longue sont transformés en déchets beaucoup moins radiotoxiques.

Le projet MYRRHA (Multi-purpose hYbrid Research Reactor for High-tech Applications) est unique en son genre. Il s’agit, en effet, du premier réacteur de recherche au monde qui sera piloté par un accélérateur de particules. Le projet est dirigé par le SCK CEN (Centre d’étude de l’énergie nucléaire), à Mol. Un exemple du rôle de pionnier que la Belgique continue de jouer dans le secteur nucléaire.

Ce projet belge innovant offre des possibilités de recherche, entre autres dans les domaines de l’électricité durable, des nouveaux types de radio-isotopes pour lutter contre le cancer, de la sûreté des réacteurs et de la diminution des déchets nucléaires. Il n’est pas surprenant que le projet MYRRHA attire des scientifiques du monde entier.

En savoir plus sur le projet unique MYRRHA

Le réacteur d'essai Thetis était un réacteur de recherche de l'Institut des sciences nucléaires de l'Université de Gand. Il a été construit dans les années 1960 et utilisé à partir de 1965 pour des travaux de recherche tels que la désintégration radioactive, au profit du département de chimie analytique. Aucune électricité nette n'a jamais pu être produite car l'infrastructure était trop petite pour cela.

Le réacteur a été arrêté à la fin de l'année 2003 et a été démantelé depuis. Le dernier combustible nucléaire a été déchargé en 2010 et traité par Belgoprocess. Le démantèlement du site a commencé en 2013 et s'est achevé en 2015.