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Jun 06, 2023

Le projet de réacteur de l'Idaho prévoit d'utiliser une bombe

L'expérience de six mois sur le réacteur à chlorure fondu que TerraPower et Southern

L'expérience de six mois sur le réacteur à chlorure fondu que TerraPower et Southern Company prévoient de mener au laboratoire national de l'Idaho serait un cas rare dans lequel de l'uranium hautement enrichi est utilisé à de nouvelles fins civiles nationales.

Une ancienne installation de réacteur au sein du complexe des matériaux et des combustibles du Laboratoire national de l'Idaho contient l'uranium hautement enrichi qui serait utilisé pour l'expérience du réacteur à chlorure fondu. (Crédit image - Laboratoire national de l'Idaho, CC BY 2.0)

Cet article est republié avec des modifications mineures du site Web Physics Today.

Contrairement à la pratique américaine de longue date en matière de non-prolifération nucléaire, le ministère de l'Énergie prévoit d'alimenter un nouveau réacteur civil avec de l'uranium hautement enrichi (HEU) de qualité militaire.

Selon un projet d'évaluation environnementale publié en mars, l'expérience proposée de six mois sur le réacteur à chlorure fondu (MCRE) de 200 kilowatts thermiques au Laboratoire national de l'Idaho emploierait plus de 600 kilogrammes d'UHE. Le document traite des impacts potentiels sur l'environnement du projet, qui utiliserait des composants construits hors site par TerraPower et Southern Company. Mais il ne tient pas compte des implications de prolifération de l'utilisation de l'UHE à des fins autres que la défense, malgré les efforts des États-Unis pour mettre fin à toute utilisation de ce type dans le monde.

"L'idée que le gouvernement américain construirait à ce stade son propre réacteur de recherche alimenté à l'UHE est une gifle aux efforts de non-prolifération que les États-Unis mènent à l'étranger et chez eux depuis des décennies", a déclaré Edwin Lyman, directeur de sûreté de l'énergie nucléaire à l'Union of Concerned Scientists. "C'est mystifiant et très bouleversant."

Le MCRE est prévu comme une étape dans le développement du réacteur rapide au chlorure fondu proposé par TerraPower et Southern Company, qui fournirait à la fois de l'électricité et de la chaleur de traitement pour les industries difficiles à décarboner, telles que le raffinage chimique et pétrolier. Le DOE fournit 90 millions de dollars sur les 113 millions de dollars du coût du projet MCRE par le biais d'un prix 2021 visant à développer des technologies de réacteur avancées sûres et abordables. Les entreprises ont construit une installation d'essai au laboratoire de TerraPower à Everett, Washington, pour aider à faire progresser la technologie.

Le projet des entreprises est distinct d'un réacteur à sels fondus que TerraPower et la division Rocky Mountain Power de PacifiCorp proposent de construire à proximité d'une centrale au charbon bientôt à la retraite dans le Wyoming. Le DOE a promis 2 milliards de dollars à ce projet, connu sous le nom de Natrium. Le Molten Chloride Fast Reactor et le Natrium doivent fonctionner avec du combustible à haute teneur en uranium faiblement enrichi (HALEU), qui est enrichi à un maximum de 19,75 % en uranium-235. C'est juste en dessous du seuil de 20 % délimitant l'UHE, qui est reconnu comme un problème de prolifération. La plupart des réacteurs commerciaux, y compris tous les réacteurs de puissance américains, sont alimentés en uranium enrichi à environ 4 %.

Le MCRE proposé utiliserait de l'uranium hautement enrichi de qualité militaire, qui est enrichi à plus de 90 %. L'UHE serait mélangé à un sel fondu qui à la fois fournit le combustible et refroidit le cœur du réacteur. Contrairement aux réacteurs à eau légère, qui utilisent de l'eau pour ralentir ou modérer les neutrons pour augmenter la fission, le MCRE utiliserait des neutrons non modérés ou rapides. Les neutrons à haute énergie permettraient au réacteur de brûler beaucoup plus d'uranium que les réacteurs actuels, ainsi que de nombreux éléments transuraniens à longue durée de vie tels que l'américium, le plutonium, le curium et le neptunium qui finissent dans le nucléaire commercial. déchets.

Dans une déclaration écrite, le Bureau de l'énergie nucléaire du DOE n'a pas abordé directement l'incohérence du MCRE avec la politique américaine de non-prolifération. Il a déclaré que l'UHE est nécessaire pour réduire la taille du réacteur tout en garantissant que les phénomènes clés, tels que la thermohydraulique et la neutronique, ressembleront à la conception commerciale. Si le MCRE devait être alimenté avec HALEU, le cœur du réacteur devrait être environ trois fois plus grand et nécessiter 40 fois le volume de sel combustible, a déclaré le DOE. Cela augmenterait considérablement le coût de construction, les types et les quantités de déchets radioactifs générés et le volume de sels combustibles irradiés nécessitant un stockage jusqu'à leur réutilisation. Mais comme l'utilisation d'UHE dans le futur réacteur rapide à chlorure fondu est hors de question, les essais d'un MCRE alimenté à HALEU seraient vraisemblablement plus directement applicables au futur réacteur.

Dernièrement, HALEU est devenu difficile à trouver. TerraPower a annoncé l'année dernière que son objectif de 2028 pour l'achèvement de Natrium serait retardé d'au moins deux ans en raison de l'indisponibilité de HALEU. Le russe Tenex est la seule source commerciale de HALEU au monde, et TerraPower a rompu ses liens avec la société après l'invasion de l'Ukraine par la Russie. Cependant, le DOE a un surplus d'UHE qu'il pourrait diluer en HALEU pour Natrium et d'autres réacteurs avancés en développement.

L'UHE à utiliser pour le MCRE est stocké dans l'installation du réacteur de physique à puissance nulle du laboratoire de l'Idaho (qui n'héberge plus de réacteur opérationnel), et il ne serait pas déplacé en dehors des limites du laboratoire. Le DOE conserverait la propriété de l'UHE et ne le mettrait pas à la disposition d'autres réacteurs. Le département a noté une différence entre la durée de vie opérationnelle prévue de six mois du MCRE et celle de la plupart des réacteurs de recherche, qui sont conçus pour effectuer des recherches scientifiques pendant des décennies.

Dans un communiqué, TerraPower a déclaré que le MCRE, y compris l'utilisation et la manipulation du carburant, serait autorisé et exploité conformément aux exigences du Laboratoire national de l'Idaho et du DOE. "Depuis ses débuts il y a près de 15 ans, TerraPower a fait de la réduction des risques liés aux armes un principe fondamental", a déclaré la société. TerraPower a été cofondé par Bill Gates, qui préside actuellement son conseil d'administration.

Alan Kuperman, coordinateur du projet de prévention de la prolifération nucléaire à l'Université du Texas à Austin, reconnaît que les réacteurs alimentés par HALEU sont plus gros et plus chers et produisent plus de déchets nucléaires. Mais il dit que les États-Unis ont toujours affirmé aux autres nations que les avantages de non-prolifération de l'évitement de l'uranium hautement enrichi l'emportent sur le coût supplémentaire. « Est-ce que les États-Unis feraient une exception pour un pays étranger qui voulait irradier 600 kilogrammes d'UHE pendant six mois ? Bien sûr que non.

Lyman souligne la possibilité qu'un initié détourne l'UHE pendant le processus de transfert et de conversion du matériau stocké. Les 648 kilogrammes d'uranium enrichi à 93% proposés pour le MCRE pourraient théoriquement être utilisés pour fabriquer plus de 100 dispositifs explosifs nucléaires, en utilisant les estimations d'une analyse de 1995 par des experts du Conseil de défense des ressources naturelles.

Aucun réacteur civil aux États-Unis n'a été construit pour fonctionner avec de l'UHE depuis les années 1970. En 1986, la Commission de réglementation nucléaire a ordonné la conversion de tous les réacteurs de recherche alimentés à l'UHE autorisés, bien que plusieurs fonctionnent encore avec des matériaux hautement enrichis en attendant la conversion en combustibles faiblement enrichis. En 1995, le DOE a annulé les projets de construction d'un réacteur de recherche, l'Advanced Neutron Source, au Laboratoire national d'Oak Ridge, en partie à cause des objections au combustible UHE proposé.

Dans des commentaires publics qu'il a soumis sur l'évaluation environnementale, Kuperman a déclaré qu'au cours des dernières décennies, les États-Unis n'ont autorisé qu'une seule fois l'UHE à alimenter un nouveau réacteur non militaire : un test de plusieurs heures mené par la NASA en 2017 d'un microréacteur alimenté avec 30 kilogrammes d'armes. uranium de qualité. Trois ans plus tard, la Maison Blanche a publié un mémorandum présidentiel interdisant pratiquement l'UHE pour les futurs réacteurs spatiaux.

Les États-Unis ont également refusé de fournir de l'UHE au réacteur de recherche allemand FRM-II, qui a été conçu après que les États-Unis ont commencé en 1978 à convertir les réacteurs de recherche étrangers en uranium faiblement enrichi et à reprendre leur combustible UHE usé d'origine américaine. Le FRM-II, qui a ouvert ses portes en 2005, a d'abord été obtenu en utilisant les restes d'UHE d'origine américaine provenant d'un projet de réacteur avancé allemand abandonné. Finalement, le FRM-II s'est tourné vers la Russie, qui n'a fait aucun effort pour décourager l'utilisation civile de l'UHE. En avril, le ministère bavarois des Sciences et des Arts a approuvé un plan de conversion du FRM-II en combustible HALEU d'ici 2030. Le Laboratoire national d'Argonne a collaboré au développement du combustible moins enrichi du réacteur.

En décembre 2021, le DOE a annoncé qu'il avait approuvé la dernière expédition américaine d'UHE vers des réacteurs européens pour une utilisation dans la production de l'isotope médicalement important molybdène-99. Cela faisait suite à des années d'assistance du DOE pour convertir ces réacteurs de production en uranium faiblement enrichi.

Kuperman a appelé le DOE à préparer un examen plus complet, connu sous le nom de déclaration d'impact environnemental (EIS), du MCRE. Une telle analyse envisagerait des actions alternatives, telles que l'utilisation de HALEU à la place de l'UHE. Kuperman dit que l'EIS devrait inclure une évaluation d'impact sur la non-prolifération, un processus que le DOE a mené à bien dans au moins six projets précédents. Il aimerait également qu'un EIS vérifie l'affirmation du DOE selon laquelle un MCRE alimenté par HALEU aurait besoin de 40 fois plus de sel combustible.

La période de commentaires pour l'évaluation environnementale du DOE s'est terminée le 14 avril. L'agence prévoit de finaliser l'évaluation cet été. S'il estime que le MCRE n'aurait pas d'impact significatif sur l'environnement, le projet se poursuivra.

FYI est un service d'information sur la politique scientifique indépendant de l'American Institute of Physics. Si vous souhaitez republier ce contenu, veuillez contacter [email protected].