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Et le sodium s’impose … sans la moindre pression

Au fil des années de recherches, de tests et d’expérimentations, le sodium s’est donc imposé comme LE fluide caloporteur des réacteurs à neutrons rapides. Avec, à chaque fois, un jeu d’élimination dont ce métal liquide ressort toujours en tête, devant le plomb. Et ce, malgré deux inconvénients puisqu’il réagit avec l’oxygène de l’air (en brûlant) et avec l’eau (avec une réaction chimique vigoureuse, explosive dit-on aussi). Mais ces handicaps sont aujourd’hui parfaitement maîtrisés grâce à l’étanchéité mise en place pour contenir le sodium (grâce à des barrières en structure métallique sans joint d’étanchéité). Aussi, son point de fusion à 98°, qui oblige de chauffer les circuits pour le faire circuler, devient un avantage lorsqu’on arrête un circuit. Il revient facilement et rapidement à l’état solide et dans cet état, pas de fuite possible… Et c’est d’ailleurs là que débutent les éloges… A commencer, bien sûr, par ses qualités intrinsèques en tant que fluide caloporteur : excellent conducteur thermique, il est également transparent aux neutrons et ne s’active qu’avec des isotopes à vie courte. Ce qui signifie que sa période radioactive varie entre quinze heures (pour le sodium 24) et deux ans et demi (pour le sodium 22).
Mais le tableau d’honneur est loin d’être terminé puisque, entre autres avantages de taille, le sodium n’a pas besoin d’être mis sous pression pour être efficace. Au-delà du jeu de mot, cela signifie surtout que sa plage d’utilisation est très étendue (entre 98° et 880°), sans nécessiter de pression particulière pour éviter son ébullition. Cela présente un double avantage ; En termes de rendement de conversion de l’énergie thermique vers l’électrique, on dépasse 40%, ce qui est un maximum pour une centrale de production d’électricité. Et la pression effective dans les tuyauterie et composants n’est seulement de quelques bars (4 le plus souvent) alors qu’elle s’élève à 150 bars pour les réacteurs à eau pressurisée ! Et cette possibilité de réaliser des circuits à très faible pression présente un grand avantage en termes de coût de l’installation, puisqu’elle peut être fabriquée avec des enveloppes et tuyauteries peu épaisses.
Enfin, pour terminer, le sodium, avec sa faible densité et une fluidité comparable à celle de l’eau, ne nécessite pas de puissance de pompage importante. Puisque c’est un métal, il est conducteur électrique et magnétique. C’est grâce à ces propriétés que des composants typiques de la technologie sodium tels que les pompes électromagnétiques, ou les mesures de niveaux se sont développés. Il est ainsi possible de faire circuler le sodium et de le contrôler depuis l’extérieur, sans traverser la paroi étanche, sans pièce en mouvement, donc, une nouvelle fois en évitant tout risque de fuite!

Quand le sodium fait école…
Comme pour ces circuits et composants qui fonctionnent à faible pression, les parois sont de faible épaisseur, c’est donc la contrainte thermique qui prime sur la contrainte mécanique. L’enseignement et les règles de conception traditionnels s’avèrent insuffisants, et c’est donc en 1975 que nait l’Ecole du Sodium, d’abord pour répondre à un besoin interne. Mais, grâce à son association avec l’INSTN, ces formations spécialisées ont rapidement été mises à la disposition de l’extérieur. Sécurité, exploitation, démantèlement et assainissement sont au programme de cette école dont les points forts résident dans les cours pratiques au sein d’une plateforme expérimentale. Elle forme ainsi les ingénieurs et tout le personnel du CEA (mais également d’EDF, de l’ASN, de l’IRSN et des sociétés d’ingénierie) qui en a besoin; sans oublier les agents de la FLS pour les interventions sur des feux de sodium. Et à raison d’une quinzaine de formations par an (avec 10 personnes en moyenne par session), l’école qui a cette année 40 ans a formé plus de 5000 stagiaires.