Les travaux sur le microréacteur eVinci de Westinghouse avancent

Le Département américain de l’énergie (DOE) soutient le développement du microréacteur eVinci dans le cadre de son Advanced Reactor Demonstration Program (ARDP). Le 27 février 2023, le DOE a annoncé que Westinghouse avait fabriqué pour la première fois un caloduc de près de quatre mètres de long. Le personnel de l’usine Westinghouse de Waltz Mill (État de Pennsylvanie) a ainsi franchi une étape importante dans le développement du microréacteur. «Ce caloduc est l’un des plus gros de ce type jamais construit. Il sera utilisé pour le réacteur nucléaire test (NTR) que l’entreprise souhaite mettre en service en 2026», a expliqué le DOE. Le NTR fournira des données sur la conception et la commercialisation du microréacteur eVinci.

Caloduc: transporter la chaleur sans pièce mobile
Comme pour les autres réacteurs nucléaires, de l'énergie est libérée sous la forme de chaleur lors du processus de fission nucléaire à l’intérieur du cœur du eVinci. Cette chaleur est ensuite transportée en vue de sa réutilisation. Les réacteurs de puissance actuels possèdent un ou deux circuits de refroidissement qui permettent de transformer l’eau en vapeur, puis la vapeur en électricité via la turbine et l’alternateur. Pour ce faire, l’installation possède à la fois des pompes mécaniques, des vannes et des tuyaux de gros diamètre. Par ailleurs, des mesures de protection doivent être prises afin d’éviter les fuites de caloporteur.

Ces pièces mobiles ne sont en revanche pas nécessaires lorsque la chaleur est transportée grâce aux caloducs, de l’évaporateur (dans le cœur du réacteur) au condenseur (en-dehors du cœur). Westinghouse a montré dans une courte vidéo YouTube à quoi ressembleront les caloducs et le cœur du eVinci. Le cœur du réacteur se composera d’un bloc en acier massif, de canaux pour les caloducs et de tubes contenant le combustible d’uranium. Le transport de la chaleur dans les longs tubes fins des caloducs s’effectue de manière passive, d’une extrémité à l'autre du tube. Chaque caloduc contient une faible quantité de fluide de travail enfermé dans un tube métallique étanche. Ce dernier est fabriqué dans un alliage spécial composé de fer, de chrome et d’aluminium, qui se distingue par une résistance thermique élevée et une évacuation de la chaleur élevée. Sans le savoir, nous sommes en réalité nombreux à utiliser des caloducs dans des mini-formats, dans nos ordinateurs ou téléphones, dans lesquels ils évacuent la chaleur générée qui se dégage dans les noyaux des processeurs.

Le DOE a annoncé que Westinghouse fabriquera des centaines de caloducs de moins de quatre mètres qui permettront d'évacuer la chaleur du cœur du réacteur lors des tests. Les données collectées à l'aide du NTR sont utilisées pour concevoir le microréacteur eVinci, qui pourrait être construit sur plusieurs sites au cours de la prochaine décennie afin de rendre possible la production décentralisée d’électricité et de chaleur.

Une procédure d’homologation commune du Canada et des États-Unis
Le 21 février 2023, Westinghouse a informé que la procédure d’homologation commune des autorités de sûreté nucléaire canadienne et américaine était lancée. L'entreprise a signé «une déclaration d'intention (Notice of Intent) en vue de la remise des rapports d'autorisation importants pour le microréacteur eVinci aux autorités américaines (NRC) et canadiennes (CCSN) de sûreté nucléaire pour examen conjoint». Les deux autorités se sont déjà préparées afin de renforcer leur collaboration dans le cadre de l’examen technique des réacteurs avancés et des petits réacteurs modulaires (SMR), et avaient signé un accord de coopération le 15 août 2019. Une collaboration de ce type existe déjà dans le cadre de l’homologation du SMR à eau bouillante du type BWRX-300 développé par GE Hitachi.

D'après Westinghouse, «une série d’exigences clés communes pour la classification de systèmes, structures et composants pour le microréacteur eVinci» portent sur des thèmes qui seront étudiés par les deux autorités. D'après Westinghouse, cela permettra d’utiliser une conception standard aux États-Unis et au Canada. La NRC et la CCSN estiment, de leur côté, que cela garantira le développement et l’utilisation sûrs et efficaces de technologies innovantes. Par ailleurs, d’autres thèmes devront être étudiés, par exemple la détermination d’exigences pour le transport transfrontière du microréacteur eVinci ainsi que les examens de sécurité et les programmes d'inspection des sites de production.

Westinghouse a par ailleurs déjà achevé certains travaux de pré-homologation: «Au cours de l’année 2022, l'équipe du eVinci a remis 24 livres blancs techniques (White Papers) à la NRC», a déclaré l’entreprise. Les livres blancs sont des documents de base qui contiennent des propositions de mesures et de méthodes dans un domaine précis. Les deux premiers rapports thématiques (Topical Reports) ont par ailleurs été remis en décembre – plus tôt que prévu – en vue d’un examen officiel par la NRC. Ces rapports ont été rédigés afin d’obtenir rapidement l’approbation de la NRC sur des aspects critiques de la technologie et de la conception. En septembre 2022, Westinghouse a annoncé qu’elle demandait un examen de la conception technique du eVinci également de la part de la CCSN sur une base volontaire, dans le cadre d’un examen de la conception de fournisseurs préalable à l’autorisation (ECF).

Aperçu du microréacteur d’eVinci
Le microréacteur eVinci développé par Westinghouse est facilement transportable et il ne nécessite aucune maintenance. Il est en cours de développement et pourrait contribuer à la production décarbonée d’électricité et de chaleur. Il possédera une puissance électrique de 5 MW et une puissance thermique de jusqu’à 13 MW. Il pourra être utilisé, par exemple, pour approvisionner en électricité et en chaleur les communes reculées, les exploitations minières et les centres de données, et pour produire de l’hydrogène.

Le cœur du réacteur fonctionne avec du combustible Triso, résistant aux accidents, et le réacteur peut fonctionner sans qu’il soit nécessaire de recharger le cœur durant plus de huit ans. D'après Westinghouse, l'évacuation, entièrement passive, de la chaleur du cœur du réacteur à l’aide de caloducs rend possible un fonctionnement autonome ainsi que des fonctions de suivi de charge intrinsèques. Le eVinci sera fabriqué, monté, et chargé en combustible en usine avant de pouvoir être acheminé sur son lieu de destination dans un conteneur. La mise en place de l’installation sur le site prendra moins de 30 jours.