Vers une énergie nucléaire de nouvelle génération

Les petits réacteurs nucléaires modulaires sont appelés à jouer un rôle central dans l’avenir énergétique du Canada et du monde entier. En effet, ces dispositifs produisent entre quelques mégawatts d’électricité (pour les microréacteurs modulaires) et quelques centaines (pour les réacteurs raccordés au réseau électrique). Tout comme les grands réacteurs, ils produisent une énergie fiable et décarbonée, assurant une alimentation de base vingt-quatre heures d'affilée qui vient compléter les énergies renouvelables intermittentes.

Cependant, ceux-ci prennent moins de temps et coûtent moins cher à construire qu’un grand réacteur traditionnel de type CANDU. De plus, grâce à leur petite taille, ils peuvent être utilisés dans des réseaux énergétiques plus petits, voire sur des sites éloignés et non raccordés au réseau, dans le cas des microréacteurs modulaires.

C’est pourquoi l’Ontario, le Nouveau-Brunswick et la Saskatchewan s’apprêtent à en installer au cours de la prochaine décennie. La Saskatchewan envisage pour sa part de construire jusqu’à deux petits réacteurs modulaires d’une puissance de 300 mégawatts, destinés à être raccordés au réseau, le premier devant être mis en service au milieu des années 2030. La province étudie également la faisabilité de projets de grands réacteurs et de petits réacteurs modulaires de pointe afin de répondre à la demande en électricité et en chaleur du secteur industriel.

Pourquoi la prévention de la corrosion est-elle un enjeu dans les installations nucléaires?

Les étudiantes et étudiants d’Arthur Situm à l’Université de Regina (en anglais seulement) participeront fort probablement à ces travaux. En effet, le titulaire de la Chaire de recherche du Canada de niveau 2 sur les petits réacteurs nucléaires modulaires – sécurité et délivrance des autorisations étudie les moyens de maîtriser la corrosion dans les petits réacteurs modulaires actuels et de nouvelle génération.

Parmi les défis auxquels s’attaque son laboratoire sur la corrosion du combustible des petits réacteurs modulaires (en anglais seulement) figure la corrosion qui survient dans les réacteurs conventionnels à refroidissement par eau. En effet, en cas de fuite, une accumulation d’énergie thermique pourrait déclencher des réactions à haute température susceptibles de ronger la gaine protectrice qui entoure le combustible nucléaire. L’équipe d’Arthur Situm met donc au point des matériaux de gainage du combustible mieux à même de résister à cette corrosion.

Elle se penche également sur les technologies émergentes liées aux petits réacteurs modulaires qui utilisent, de manière très efficace, des sels fondus comme fluide de refroidissement ou combustible, voire les deux. Or, au fil du temps, ces sels engendrent une forme de corrosion particulièrement difficile à maîtriser. «‎ Cette corrosion dissout lentement le métal, un peu comme un morceau de sucre qui fond dans l’eau‎ », explique le chercheur. Son équipe étudie donc des moyens d’ajouter un métal sacrificiel aux sels eux-mêmes afin de retarder la corrosion et, par conséquent, de prolonger la durée de vie du réacteur.

Grâce à une boîte à gants résistante aux températures élevées, financée par la FCI, combinée à un spectromètre Raman, l’équipe peut étudier en temps réel comment réagissent les sels fondus. «‎ Pour autant que je sache, il s’agit, pour l’instant, du seul dispositif au monde permettant de mener ces expériences alors que la corrosion est en cours‎ », explique Arthur Situm.

Enfin, les chercheurs et chercheuses étudient la possibilité de transformer ces sels en une céramique résistante à la corrosion dans les dépôts situés dans les formations géologiques profondes qui accueilleront un jour les déchets nucléaires du Canada.