PSI: des examens effectués sur le matériel de simulation font avancer les travaux de déblaiement à Fukushima

Lors de la fusion des cœurs à la centrale nucléaire de Fukushima, en 2011, des débris d’assemblages combustibles hautement radioactifs ont été générés dans trois réacteurs en raison de températures extrêmes. Il s'agit notamment de combustible contenant du plutonium, de gaines de crayons combustibles, de parties de la cuve de pression, et de béton.

L’élimination et le stockage sûr des débris radioactifs restés dans les trois réacteurs sont considérés comme les principaux défis dans le cadre du processus de démantèlement. Le niveau de radioactivité de ces derniers étant très élevé, il est trop dangereux pour l’homme, et parfois même pour certains robots, de s’en approcher. On en sait donc très peu sur leur composition chimique, ce qui ralentit les opérations de déblaiement et conduit à ce que l’eau contaminée continue de s’accumuler.

Collecte d’informations sur les débris
L’exploitante de la centrale, Tokyo Electric Power Company (Tepco), a commandé une exploration robotisée des débris dans le réacteur de la tranche 1. Par ailleurs, des chercheurs de l’Université de Sheffield ont développé, sous la conduite du professeur Claire Corkhill, du matériel de simulation pour les débris radioactifs les plus dangereux de la centrale. Le professeur Corkhill, titulaire de la chaire de Dégradation de matériaux nucléaires, présente le déroulement: «À partir des connaissances sur les matériaux utilisés dans les réacteurs de Fukushima – par exemple le combustible, le gainage et le béton – nous avons réussi à développer une recette pour les débris de combustible.» Les chercheurs ont chauffé ces matériaux aux températures extrêmement élevées qui régnaient pendant l’accident et ont ainsi produit une version à faible radioactivité qui devrait correspondre aux débris des assemblages combustibles.

Recours au microscope à rayons X du PSI
Le matériel de simulation permet aux autorités japonaises d’en apprendre davantage sur la composition chimiques et les propriétés mécaniques des débris, onze ans après la catastrophe. L’examen a été réalisé par des chercheurs du PSI. «L’étude de ce matériau à l’aide des microscopes à rayons X extrêmement brillants à la Source de Lumière Suisse nous a permis de comprendre la distribution potentielle du plutonium à l’intérieur du combustible, ce qui revêt une importance capitale pour les opérations de récupération», explique Daniel Grolimund, responsable de la ligne de faisceau microXAS à la SLS.

Cette étude est la première à examiner le devenir du plutonium dans les débris d’assemblages combustibles. Les résultats ont été publiés dans la revue spécialisée Nature Materials Degradation (lien: https://www.nature.com/articles/s41529-022-00219-3) et contribuent à une meilleure compréhension des débris laissés par la catastrophe, explique l’Université de Sheffield dans un communiqué de presse. Ces connaissances sont également précieuses dans le cadre du processus de récupération, et elles sont prises en compte dans la décision concernant ce qui doit être fait du matériel récupéré.