fr.wedoany.com Rapport : Le Bureau de la gestion environnementale du Département de l'Énergie des États-Unis (DOE-EM) a publié une demande d'informations (RFI) pour solliciter l'avis de l'industrie concernant la réutilisation bénéfique de jusqu'à 530 000 gallons d'eau lourde actuellement stockée sur le site de Savannah River (SRS) en Caroline du Sud. Cette eau lourde était auparavant utilisée comme modérateur dans les réacteurs de production de tritium et de plutonium.
Tim Walsh, secrétaire adjoint de l'EM, a déclaré que le stock d'eau lourde du site de Savannah River est un actif stratégique national important, et que cette RFI est une étape clé pour identifier des partenaires industriels capables d'aider à maximiser la valeur de cette ressource afin de soutenir la sécurité énergétique des États-Unis. La RFI invite un large éventail de parties prenantes à fournir leurs avis, y compris les industries ayant des besoins et une expertise clairs en matière de traitement de l'eau lourde, ainsi que les entités intéressées par l'exploration de la construction de nouvelles installations sur le site SRS ou la location directe de terrains. L'eau lourde possède des propriétés uniques et peut être utilisée pour des applications nucléaires avancées, la recherche de pointe et la production d'isotopes médicaux. Le DOE indique que cette RFI est une étape clé pour maximiser la valeur de cet actif stratégique en identifiant des voies de traitement, de purification et de réutilisation nationales.
Le DOE-EM vise à explorer des voies innovantes de réutilisation de l'eau lourde pour répondre aux besoins nationaux critiques. La RFI cherche à identifier les applications potentielles de l'eau lourde, du deutérium ou des isotopes dérivés qui pourraient bénéficier directement au marché intérieur américain et renforcer la chaîne d'approvisionnement nationale ; à évaluer les capacités techniques de traitement, de transformation, de détritiation et de purification de l'eau lourde, notamment en présence de tritium ; à évaluer les cadres de coopération avec des partenaires externes, y compris le développement d'installations potentielles sur le site SRS pour faciliter l'utilisation efficace de l'eau lourde ; et à informer les futures stratégies de gestion à long terme du stock d'eau lourde, ce qui pourrait conduire à de futures opportunités d'appels d'offres ou de collaboration.
Le SRS stocke actuellement environ 530 000 gallons d'eau lourde (oxyde de deutérium, D2O), situés au niveau -40 dans les réservoirs de modérateur des bâtiments des réacteurs C, K et L, ainsi que dans des fûts stockés dans les installations des réacteurs L et K. Ces installations possèdent des structures d'ingénierie robustes à parois épaisses pour isoler les matières radioactives. Les réservoirs de modérateur au niveau -40 dans les bâtiments des réacteurs C, K et L contiennent de grandes quantités d'eau lourde ; le niveau -40 fait référence à l'altitude souterraine de la structure lourde en béton du réacteur, offrant un blindage radiologique exceptionnel et une sécurité physique contre les chocs externes. Bien que les réacteurs C, K et L ne soient plus en service, leurs zones de process renforcées ont été converties en stockage stratégique de matériaux à long terme. Le réacteur C sert de hub principal dédié au stockage centralisé du modérateur d'eau lourde. Une partie du stock contient divers degrés de contamination et d'enrichissement en tritium, conservée dans des fûts industriels scellés. Ces fûts sont stockés dans les limites d'installations désignées au sein des complexes des réacteurs K et L, permettant une classification flexible des matériaux par niveau de pureté.
L'intégration du stockage de l'eau lourde dans l'infrastructure plus large d'élimination des matières nucléaires de ces sites spécifiques. Outre les fûts d'eau lourde, la National Nuclear Security Administration (NNSA) utilise le bâtiment renforcé du réacteur K pour l'intégration et l'inspection sécurisées des non-pit de plutonium. Le bassin de démantèlement situé dans le bâtiment d'origine du réacteur L possède des murs en béton de 2,5 à 7 pieds d'épaisseur ; il contient 3,4 millions de gallons d'eau légère utilisée pour le blindage et le refroidissement sécurisé du combustible nucléaire usé (UNF) provenant de réacteurs de recherche nationaux et étrangers avant le retraitement chimique.
Le DOE indique que le stock d'eau lourde, conservé dans divers réservoirs de modérateur et fûts, présente différents degrés de contaminants, de tritium et d'enrichissement en deutérium. Cette eau lourde était auparavant utilisée comme modérateur dans les réacteurs de production de tritium et de plutonium, et a été conservée en raison de sa concentration élevée en deutérium, ce qui en fait une ressource précieuse. Actuellement, le DOE ne dispose pas d'installation dédiée à la détritiation de l'eau lourde. Bien que le Savannah River National Laboratory (SRNL) ait démontré une expertise en matière de détritiation et puisse soutenir l'élaboration de plans de projet, d'estimations de coûts et d'examens indépendants, toute collaboration avec le SRNL pour une participation directe à de tels services devra être négociée séparément par les parties concernées avec le SRNL. Le DOE indique que les partenaires industriels sont libres de collaborer avec toute entité qu'ils jugent appropriée pour répondre à leurs besoins de détritiation ou autres traitements. De plus, une fois qu'un partenaire industriel aura réussi à séparer le tritium de l'eau lourde, le DOE pourrait être intéressé à recevoir et à utiliser le tritium ; cet arrangement potentiel offrirait une voie bénéfique d'élimination du tritium et soutiendrait les exigences des programmes internes du DOE.
Au début des années 1950, le SRS a construit cinq réacteurs nucléaires pour produire le plutonium et le tritium nécessaires aux armes nucléaires. Cependant, avant la mise en service de la zone 400/D du SRS, aucun de ces réacteurs ne pouvait produire ces matériaux, ni même entrer dans le processus de démarrage initial. La vaste zone 400/D était l'une des premières zones de production achevées du SRS, son seul but étant d'approvisionner les réacteurs en eau lourde. Contrairement aux réacteurs du site de Hanford, dans l'État de Washington, utilisés pour produire le plutonium de l'essai Trinity et de la bombe atomique larguée sur Nagasaki, qui étaient modérés au graphite, les réacteurs du SRS étaient modérés à l'eau lourde. L'eau lourde a une capacité bien supérieure à celle du graphite à modérer les neutrons lors du processus de fission, tout en refroidissant également le réacteur. L'achèvement des réacteurs du SRS a été échelonné afin qu'ils puissent être mis en service progressivement au fur et à mesure que la zone 400/D produisait l'eau lourde nécessaire à chacun. Les opérations d'eau lourde du SRS ont cessé en 1982, après avoir produit les quantités requises avec un excédent considérable. La majeure partie a été utilisée pour les réacteurs du SRS ou à d'autres fins nationales, tandis que de grandes quantités ont été exportées vers d'autres pays. En 1989, tous les réacteurs étaient fermés, ce qui a encore augmenté le stock d'eau lourde.
L'eau lourde peut être éliminée en la fixant dans un géopolymère, mais cela est coûteux et exigeant en main-d'œuvre. Le Bureau des sciences du DOE a contacté le groupe de traitement de l'hydrogène du SRNL pour explorer les méthodes d'élimination du tritium de l'eau lourde en vue de sa réutilisation. Le groupe de traitement de l'hydrogène a étudié les méthodes existantes de détritiation, notamment la distillation simple, l'échange catalytique combiné à l'électrolyse et la distillation cryogénique, et a privilégié une approche combinant les trois méthodes. Lucas Angelette, responsable technique du projet au SRNL, a déclaré qu'en les combinant, on peut traiter 100 % de l'eau, récupérer 100 % de l'eau lourde et obtenir du gaz tritium que le DOE peut vendre. De plus, l'eau lourde contient des isotopes d'oxygène rares et précieux qui, comme le deutérium, sont utiles en médecine. L'un de ces isotopes est utilisé pour les scanners TEP et peut valoir plusieurs milliers de dollars. Le groupe réalise des estimations de coûts pour un système pilote et une installation de production complète. Des fonds sont déjà disponibles pour l'achat d'équipements d'investissement pour le système pilote. Entre-temps, le DOE souhaite désormais que l'industrie prenne en charge cette tâche ; la date limite de réponse à la RFI est le 21 septembre.
