Sciences;energies;environnement:dernieres nouvelles du nucleaire :le corium

J’ai  retrouvé le chemin de   mon ancien pourvoyeur de découvertes scientifiques   nouvelles , PHYSICS WORLD COM   , pour vous proposer la traduction d un article intéressant

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How to stop a nuclear meltdown by leavening the reactor core like a loaf of bread!

Comment arrêter une fusion nucléaire en  traitant le cœur du réacteur comme une miche de pain !!!!

11 octobre 2019

Corium  en  refroidissement

Refroidissement du corium: Jessica Kruichak et William Chavez, chercheurs au Sandia National Laboratories, versent un matériau granulé sur de l’oxyde de plomb chaud. (Gracieuseté de Randy Montoya)

Des chercheurs aux États-Unis ont mis au point un nouveau moyen de refroidir et de contenir la masse radioactive ressemblant à de la lave qui se forme dans le cœur d'un réacteur nucléaire lors d'une fusion catastrophique. La technique implique l’utilisation de carbonates granulaires plutôt que de l’eau et a été démontrée sur des bancs d’essai à petite et grande échelle  en utilisant de l’oxyde de plomb fondu. Les développeurs travaillent maintenant à une application  plus commerciale du système.

Lorsqu’une centrale nucléaire subit une fusion catastrophique, un mélange de combustible nucléaire, de barres de contrôle, de produits de fission et de composants structurels du réacteur, semblable à de la lave, peut se former. Surnommée «corium», cette masse fondue est extrêmement dangereuse et peut se déplacer.

«Lors d'un grave accident de réacteur, le   récipient qui contenait le combustible se met à son tour  à fondre  et se rompt t», explique David Louie, ingénieur chez Sandia National Laboratories. "Ensuite, tout cela tombe sur le sol de l'enceinte de confinement et commence à se répandre."

La fusion peut intensifier le rejet de matières radioactives dans l’environnement environnant de deux manières, la première étant le potentiel de corium de fondre et traverser  le sol du bâtiment réacteur  puis  de s’infiltrer dans le sol sous-jacent. La masse fondue pourrait également réagir chimiquement avec les matériaux environnants tels que le béton pour créer de l'hydrogène pouvant s'accumuler et provoquer une explosion.

La technique standard pour traiter le corium est d'essayer de le refroidir avec de l'eau. Cependant, cette approche fonctionne généralement trop lentement, ce qui permet à la catastrophe de continuer à é voluer et laisser les contaminants radioactifs s'échapper dans les environs.

"Finalement, le corium cesse de se répandre parce que l'eau le refroidira", a déclaré Louie. "Mais vous ne voulez pas que l'accident s'aggrave de plus en plus pendant que vous travaillez pour  chercher à amener de l'eau. Et l’eau eau fournit également une source d'hydrogène explosif."

Cherchant une meilleure méthode pour refroidir et contenir le corium, Louie et ses collègues se sont tournés vers des minéraux carbonatés granulaires comme la calcite et la dolomite, qui pourraient, selon eux, être injectés dans le cœur des réacteurs en cas de fusion.

En commençant par un test à petite échelle, l'équipe a chauffé quelques grammes de poudre d'oxyde de plomb à 1 000 ° C pour créer un matériau fondu similaire au corium. Ils ont ensuite  associé l’idée   de combiner un échantillon de calcite granulaire et, à des fins de comparaison,avec des grains de dioxyde de silicium (   du sable).

"Nous avons vu que les minéraux carbonatés injectés fonctionnent", a déclaré Louie. "Il a réagi chimiquement pour produire beaucoup de dioxyde de carbone, lequel a  fait " lever "l'oxyde de plomb en une belle structure en forme de gâteau. La réaction elle-même a eu un effet de refroidissement car  tous les pores du «gâteau» permettent un refroidissement supplémentaire. »En revanche, le sable utilisé comme échantillon de contrôle n’a pas d’effet sur  ce  corium simulé.

Une expérience de suivi, à l'échelle du kilogramme, a également montré que des granules de carbonate pouvaient être appliqués avec succès pour contenir le matériau en fusion. Les chercheurs ont également incorporé leurs matériaux de sécurité injectables dans le logiciel de modélisation de la fusion des réacteurs de Sandia afin d’examiner la manière dont les carbonates granulaires pourraient influer sur une catastrophe nucléaire réelle - telle que celle survenue à la centrale japonaise de Fukushima Daiichi en 2011.

«S'il existe de nombreuses façons de rendre l'énergie nucléaire plus sûre, des solutions telles que les réacteurs à ondes progressives et les réacteurs à sels fondus impliquent souvent une infrastructure entièrement nouvelle, ce qui peut prendre des décennies à se développer», déclare le physicien Lawrie Skinner de l'Université de Stanford, qui n'a pas participé au projet  d’étude actuelle. Il ajoute: "Cette méthode d'injection de carbonate offre un moyen simple de rendre la technologie actuelle des réacteurs plus sûre."

"Bien qu'il reste encore à démontrer expérimentalement à plus grande échelle et avec des matériaux proches des masses nucléaires, il sera intéressant de voir comment ces méthodes d'injection de carbonate fonctionnent."

Oliver Alderman de Materials Development Inc. a déjà étudié la lave de corium et qualifie cette nouvelle recherche de "très beau concept". "Je me pose  encore des questions sur l'effet de la température du corium – car le corium peut être beaucoup plus chaud que l'oxyde de plomb fondu utilisé - ainsi que sur les réactions exothermiques secondaires qui peuvent se produire", prévient-il.

Il ajoute: «Un autre point intéressant à prendre en compte est que la conductivité thermique du matériau du« gâteau »sera probablement très faible, ce qui pourrait constituer un avantage ou un inconvénient, en fonction de la conception du réacteur».

Une fois leur étude initiale terminée, les chercheurs ont  déposé maintenant un brevet non provisoire en cours sur les matériaux de sécurité injectables et cherchent également à effectuer des tests à plus grande échelle, mais avec l’incorporation d’uranium appauvri.

"Après cela, nous serions prêts à commercialiser la technologie", a déclaré Louie, ajoutant que les matériaux de confinement des carbonates "pourraient être adaptés à toute conception de réacteur nucléaire existante".

Sandia National Laboratories

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MES COMMENTAIRES

J’avoue qu’utiliser le blanc de plomb  ( la céruse des artistes peintres !)   avec  ce mélange carbonate  + sable est une idée assez originale (  de manip d’approche )  car on remplace  le risque radioactif par le risque chimique et biologique  ( cf  l oxyde de plomb de NOTRE DAME!)

 Je préféré la solution des recherches française du CEA ….C'est avec  une sorte de  « corium prototypique », porté à très haute température que sont réalisés les tests  menés notamment en France par le Centre CEA de Cadarache, en collaboration avec EDF, l'IRSN,  feu AREVA,le laboratoire PROMES-CNRS, de nombreux chercheurs, en lien avec le groupe « Hautes Températures » de la Société Française de Thermique.etc 

Ce « corium prototypique » a une densité et des propriétés rhéologiques proches de celles du vrai corium, et des propriétés physiques en grande partie comparables.  Toutefois   en première approche   il n’ est  pas une source de chaleur autoentretenue par la radioactivité car  il a  une composition isotopique différente puisqu'il est composé d'uranium appauvri ou d'uranium naturel en remplacement de l’uranium enrichi.

 Ce qui ne doit pas etre oubliè c' est la difficulté de   concasser le corium  froid  lors du démantellement  compte tenu de sa densité et de sa compacité ….Et en ce sens l idéee américaine de le  porosifier peut etre utile….