Réactivation de l’installation de décontamination du tritium de Culham au Royaume-Uni : le coût de traitement des matériaux de démantèlement peut être réduit jusqu’à dix fois

fr.wedoany.com Rapport : L’Autorité britannique de l’énergie atomique (UKAEA) a achevé les essais d’extraction du tritium sur les matériaux de démantèlement du Joint European Torus (JET) dans son installation de décontamination du tritium des matériaux (MDF) à Culham. Après traitement, des matériaux tels que le tungstène, le béryllium, l’alliage Inconel, l’acier, le cuivre et les composites à fibres de carbone pourraient passer de la catégorie des déchets de moyenne activité à celle des déchets de faible activité, réduisant ainsi les coûts de traitement jusqu’à dix fois.

Au cours des trois dernières années d’exploitation du plasma du JET, les expériences deutérium-tritium ont laissé du tritium résiduel piégé dans les parois du tokamak et les composants internes, démontrant que cet isotope pénètre dans les matériaux pendant les opérations de fusion à haute puissance. La quantité totale de tritium retenu dans les matériaux et la proportion pouvant être éliminée par traitement thermique constituent la base centrale de la stratégie de gestion des déchets du programme de démantèlement et de réutilisation du JET (JDR).

L’équipe de gestion des déchets de l’UKAEA peut réduire les coûts de traitement de ces matériaux en récupérant le tritium. Initialement classés comme déchets de moyenne activité lors du démantèlement du JET, ils passent dans la catégorie des déchets de faible activité après décontamination du tritium, avec des coûts de traitement réduits jusqu’à dix fois, et une partie d’entre eux pourrait même être réutilisée dans de futures installations de fusion ou de fission.

Les tuiles et composants retirés du JET fin 2024 ont pu être traités directement sans démontage préalable lors des essais, et les flux de matériaux mixtes ont également pu être introduits simultanément dans le processus, simulant ainsi les conditions réelles de fonctionnement d’une installation de traitement à l’échelle industrielle.

Pour éliminer le tritium retenu, les matériaux sont chauffés à haute température dans le four de la MDF dans des conditions contrôlées limitant strictement l’oxydation. La réduction de l’oxydation contribue à améliorer l’efficacité du processus, à réduire les besoins de maintenance et à garantir un fonctionnement sûr et efficace. Le tritium généré par la réaction quitte le four avec le flux de gaz de procédé, puis est converti en eau tritiée par un catalyseur, permettant une capture centralisée. Une fois le four refroidi, les produits du traitement thermique sont retirés et soumis à des analyses destructives par échantillonnage.

En complément du traitement thermique, des échantillons de l’ordre du gramme provenant du JET sont également analysés afin de déterminer les concentrations d’autres radionucléides et de quantifier la quantité résiduelle de tritium dans les matériaux après traitement.

Xavier Lefebvre, responsable des déchets du programme de démantèlement et de réutilisation du JET, a indiqué que le traitement réussi de ces échantillons fournit à l’équipe des données jusqu’alors inaccessibles, permettant de mieux comprendre les caractéristiques des matériaux du JET et les défis liés à leur gestion à long terme. Ces connaissances pourraient fondamentalement influencer la stratégie de gestion des déchets du JDR, réduire les incertitudes, rendre plus rationnelles les décisions concernant le traitement, le conditionnement, les filières d’élimination et la planification du démantèlement, tout en offrant des solutions de gestion des déchets plus adaptées et en approfondissant la compréhension des passifs à long terme. Il a ajouté qu’il s’agit d’un exemple de la combinaison de l’innovation, de l’ambition scientifique et de la pratique opérationnelle, bénéficiant à la fois au projet actuel et accumulant de l’expérience pour les futurs démantèlements de la fusion.

L’UKAEA a déclaré que la MDF éliminera le tritium retenu dans les matériaux, réduisant ainsi le volume de déchets de haute activité nécessitant une gestion spécialisée sur site. Outre le traitement des déchets hérités, l’installation est également ouverte aux entreprises et organisations menant des recherches de pointe sur les déchets et la gestion des matériaux.

Le JET est un dispositif de fusion de type tokamak : dans sa chambre à vide en forme d’anneau, le combustible hydrogène gazeux est transformé en plasma sous des températures et pressions extrêmes, les particules chargées étant façonnées et confinées par de grandes bobines magnétiques périphériques pour éviter tout contact avec les parois. Le JET est le seul tokamak capable de fonctionner avec du combustible au tritium et constitue une installation de recherche préalable importante pour le projet international de réacteur thermonucléaire expérimental (ITER), actuellement en construction dans le sud de la France. Construit et utilisé conjointement par des chercheurs européens, il appartient actuellement à l’UKAEA, qui en assure également la gestion en fin d’exploitation ; des scientifiques de 28 pays européens, coordonnés par le consortium EUROfusion, l’utilisent pour explorer le potentiel de l’énergie de fusion sans carbone. En 1997, le tokamak a réalisé sa première expérience deutérium-tritium.

La dernière série d’expériences du JET utilisant des combustibles deutérium et tritium a duré sept semaines, d’août à octobre 2023, suivie de sa dernière impulsion en décembre de la même année avant son démantèlement. Cette campagne de fusion a produit la plus grande énergie jamais enregistrée, battant le record établi en 2021. Dans le cadre du programme JDR, l’UKAEA procède au démantèlement précoce et à la réutilisation du JET, avec des travaux qui devraient se poursuivre jusqu’en 2040 environ, tout en offrant une plateforme pour le développement des futures technologies et compétences en matière de fusion.