États-Unis: USNC lancera la production de combustible Triso à l’été 2022

USNC construira son installation de fabrication du combustible d’essai sur le site d’East Tennessee Technology Park (ETTP). D'autres organisations développant des combustibles avancés, telles que l’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) – un institut de recherche renommé du Département américain de l’énergie (DOE) – ainsi que l’Y-12 National Security Complex, une installation nucléaire du DOE. Cela permet à USNC de bénéficier du savoir-faire et des compétences uniques de spécialistes du domaine.

D'après le Department of Economic & Community Development de l'État du Tennessee, USNC investira quelque 15 millions de francs dans l’installation PFM au cours des cinq prochaines années, et créera 31 emplois. L’installation devrait être mise en service à l'été 2022, lorsque les autorisations publiques et locales auront été obtenues.

USNC souhaite fabriquer du combustible Triso conventionnel (cf. ci-dessous) pour d'autres clients ainsi que du combustible Fully Ceramic Micro-encapsulated (FCM) pour son propre microréacteur modulaire (MMR) refroidi à l’hélium. Pour ce faire, elle transformera dans un premier temps de la poudre d’uranium en éléments Triso qui seront ensuite eux-mêmes transformés en combustible FCM. L’entreprise produira plusieurs kilogrammes de ce dernier. Elle a expliqué que la conception modulaire de l’installation PFM rendait la production de combustible particulièrement aisée.

USNC prévoit d’utiliser les modules d'autres nouvelles installations de production afin de couvrir la demande en combustible destiné aux MMR et à d'autres systèmes énergétique terrestres et spatiaux avancés. Pour cela, les modules seront dans un premier temps dotés d’un numéro d’identification à Oak Ridge, puis testés de manière approfondie.

La collaboration avec d’autres partenaires sur le site revêt une importance majeure
D'après USNC, les technologies et les modules de production utilisés dans son installation PFM se basent sur des systèmes et des processus à plus petite échelle, développés initialement dans le cadre de programmes du DOE (notamment à l’ORNL). Parmi ces technologies figure un procédé d’impression 3D destiné à fabriquer du carbure de céramique réfractaire et récemment homologué par l’ORNL.

La collaboration étroite avec l’ORNL continue à jouer un rôle important dans les efforts déployés par USNC pour pouvoir commercialiser la technologie et bénéficier d’une chaîne d'approvisionnement efficace en termes de coûts pour les combustibles nucléaires avancés. Par ailleurs, Y-12 National Security Complex met à disposition des ressources et des connaissances spécialisées, ce qui facilitera considérablement le traitement de l’uranium par USNC.

Qu’est-ce que le combustible Triso?
Le combustible Triso classique (tristructural-isotropic fuel) est utilisé par exemple dans les réacteurs à lit de boulets. Il est qualifié de «résistant aux accident». En d'autres termes: il reste intact, y compris à des températures extrêmes. Un assemblage combustible Triso prend la forme de sphères de la taille d'une balle de tennis. Chacune contient un très grand nombre de particules de combustible possédant un revêtement (élément Triso), à leur tour enrobées de graphite.

Un élément Triso (microbille) possède un diamètre d’environ un millimètre et se compose d'un cœur comprenant du combustible de dioxyde d’uranium (UO₂). Celui-ci est entouré de plusieurs couches de graphite (carbone). Le graphite permet de contrebalancer les changements de volume occasionnés par la formation de nouveaux éléments résultant du processus de fission nucléaire. Sans cela, les microbilles pourraient se briser. Une couche de protection en carbure de silicium, très résistante chimiquement, entoure les microbilles. Elle est elle-même entourée d’une couche composée d’un graphite spécial. Tout cela permet de maintenir confinés les produits de fission radioactifs.

Ces microbilles sont ensuite mélangées à de la poudre de graphite et compressées jusqu’à devenir une sorte de sphère de la taille d’une balle de tennis. Elles sont ensuite enrobées dans une nouvelle couche de graphite exempte de combustible. Le graphite dans lequel sont placées les microbilles agit comme un modérateur et permet de freiner les neutrons afin de provoquer les réactions de fissions nucléaires.

Des informations complémentaires sur le combustible Triso et son utilisation sont disponibles dans notre feuille d’information.

USNC, à l’origine du combustible Triso
Pour son combustible Fully Ceramic Micro-encapsulated, USNC a développé le combustible Triso classique. L’entreprise n’enrobe pas les éléments Triso, minuscules, dans du graphite mais dans une matrice en céramique composée de carbure de silicium dense. D’après USNC, cette association fournit un combustible particulièrement robuste et présentant une stabilité exceptionnelle à des températures extrêmes, supérieures à 2000 °C. En outre, ce combustible ne revêt pas la forme d'une sphère mais d’une pastille cylindrique, tout comme le combustible d’uranium utilisé dans les centrales nucléaires actuelles. USNC empile alors ces pastilles et les place dans des blocs en graphite dotés de canaux de refroidissement et agissant comme un modérateur. Des centaines de ces blocs en graphite sont ensuite assemblés pour former la cartouche du cœur du réacteur, qui contient quelques tonnes de combustible.