L’ORNL développe un réacteur nucléaire imprimé en 3D

Comme a pu encore le démontrer la récente installation de Westinghouse Electric Company d’un composant imprimé en 3D dans un réacteur nucléaire, la fabrication additive est aujourd’hui en mesure de répondre à des exigences strictes en termes de sécurité et de sûreté. Toujours aux Etats-unis, dans le cadre d’un programme intitulé Transformational Challenge (TCR) visant à répondre à la pénurie imminente de réacteurs nucléaires du pays, le laboratoire national d’Oak Ridge (ORNL) a récemment déclaré travailler à la conception d’un cœur de réacteur nucléaire imprimé en 3D qui devrait être mis en service d’ici 2023.

Trois mois ont suffit aux chercheurs de son département américain de l’Énergie (DOE) pour démontrer la capacité de la fabrication additive pour prototyper rapidement le cœur du réacteur. Les quelques images et vidéos dévoilées par l’ORNL laissent à penser que c’est un procédé de type DED (dépôt d’énergie dirigée) qui a été employé pour réaliser les différents composants métalliques du microréacteur.

« L’industrie nucléaire est toujours contrainte de penser à la façon dont nous concevons, construisons et déployons la technologie de l’énergie nucléaire », a commenté le directeur de l’ORNL, Thomas Zacharia. « Le DOE a lancé ce programme dans le but de rechercher une nouvelle approche pour développer rapidement et économiquement des solutions énergétiques transformatrices qui fournissent une énergie fiable et propre.»

« nos efforts ont prouvé que cette technologie est prête à démontrer un cœur de réacteur nucléaire imprimé en 3D »

Si les Etats-Unis compte aujourd’hui le plus vaste secteur nucléaire au monde, 99 réacteurs en exploitation, plus de la moitié de ce parc devra être mis hors service d’ici 20 ans. En raison des coûts élevés de construction, le pays n’a construit qu’une seule centrale nucléaire au cours des 20 dernières années. Le programme CTR a pour objectif de fournir un système hautement optimisé et efficace capable de réduire les coûts grâce à la fabrication additive. « Nous avons tout mis en oeuvre pour faire de ce programme une réalité au cours des derniers mois, et nos efforts ont prouvé que cette technologie est prête à démontrer un cœur de réacteur nucléaire imprimé en 3D », a déclaré Kurt Terrani, le directeur technique de TCR. « La situation actuelle du nucléaire est désastreuse. Il s’agit d’un effort fondamental qui peut ouvrir les vannes à une innovation rapide pour la communauté nucléaire. »

Dans le cadre du déploiement d’un réacteur nucléaire imprimé en 3D, le programme créera également une plate-forme numérique qui contribuera au transfert de la technologie à l’industrie pour l’adoption rapide d’une technologie d’énergie nucléaire fabriquée de manière additive. « Le concept TCR dans son ensemble est rendu possible grâce aux avancées importantes de la technologie des procédés de fabrication additive », a déclaré Terrani. « En utilisant l’impression 3D, nous pouvons utiliser des technologies et des matériaux que la communauté nucléaire n’a pas pu exploiter au cours des dernières décennies. Cela comprend des capteurs pour un contrôle quasi-autonome et une bibliothèque de données et une nouvelle approche accélérée de qualification qui bénéficiera à l’ensemble de la communauté nucléaire. »

La première incursion sérieuse de l’impression 3D dans le secteur nucléaire remonte à 2017. Une turbine de pompe conçue et imprimée par Siemens avait alors été mise en service dans une centrale nucléaire de Krško en Slovénie. Pour répondre aux critères très strictes de sécurité, des tests complets avaient été réalisés conjointement avec l’équipe des opérations de Krško pendant plusieurs mois. Il avait même été démontré, scanner à l’appui, que les propriétés matérielles de la pièce imprimée en 3D étaient supérieures à celle de la pièce d’origine.