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RJH : Un réacteur en chantier(s)

Construire les bâtiments ; construire « la capacité scientifique » : sur ces deux plans, le dernier-né des réacteurs de recherche du CEA poursuit sa progression. « Plus le projet avance, plus il suscite l’intérêt » des partenaires internationaux.

Un réacteur de recherche, c’est à la fois une construction et une capacité scientifique : tandis que l’une progresse, l’autre s’affine. Ainsi, à Cadarache, le réacteur Jules-Horowitz (RJH) est-il doublement en chantier.

L’installation, d’une puissance de 100 MW thermiques, est dédiée à la recherche sur les matériaux et les combustibles ainsi qu’à la production de radioéléments à usage médical. Mise en chantier en 2007, elle devrait être opérationnelle fin  2016.

Pendant cinquante ans, le RJH soutiendra le développement des filières nucléaires présentes et futures tout en assurant, à terme, 25% de la demande européenne en radioéléments médicaux, voire 50% en cas de forte tension sur le marché.

100 000 tonnes sur 193 patins

Adossé à flanc de colline dans la Vallée des Piles, le chantier « physique » du réacteur offre un spectacle impressionnant.

Sur un premier radier épais de 1,2 mètre, les 193 colonnes sur lesquelles sont ancrés les patins parasismiques sont en place. Hautes de plus de deux mètres, ces colonnes ménagent un espace suffisant pour autoriser, tout au long de la vie de l’installation, l’inspection des patins et, le cas échéant, leur remplacement.

Un deuxième radier, d’une épaisseur légèrement supérieure (1,5 mètre) repose sur ces patins, formés d’une alternance de plaques d’acier et d’élastomère, conçus pour filtrer et absorber les accélérations du sol dans l’éventualité d’un événement sismique.

Ce système de double dalle, qui est également en cours d’installation sur ITER, portera les 100 000 tonnes du bâtiment réacteur, des piscines de stockage et de ses auxiliaires.

La construction de ces structures est aujourd’hui bien avancée. Quatre des douze « levées » de l’enceinte du réacteur – des anneaux de  trois mètres de hauteur et 80 centimètres d’épaisseur –, sont désormais en place ; la cinquième est en cours de coffrage.

Une piscine à toute épreuve

Au milieu de cette enceinte se dresse, spectaculaire, la piscine cylindrique, structure de « béton lourd », très dense et très fortement ferraillé, épaisse de 0,90 à 1,90 mètres, en béton armé d’une forte épaisseur (0.90 à 1.90 mètres) dans laquelle sera immergé le « bloc pile » abritant le cœur du réacteur.

« Cette piscine, explique Jean-Philippe Elie, le chef de projet maîtrise d’ouvrage du RJH, doit pouvoir résister à l’accident de référence : l’explosion du cœur consécutive à la fusion instantanée de la totalité du combustible qu’il contient. C’est un événement fortement hypothétique, appelé « accident Borax » (1) qui est postulé pour   le dimensionnement du réacteur. »

Encore un an et demi de travaux et le bâtiment réacteur sera clos, son dôme posé fin 2013. Les années 2014-2015 seront consacrées au montage des éléments électro mécaniques (pompes, réservoirs, tuyauteries, robinetterie, bloc-pile, cablage et contrôle-commande) ; l’année suivante aux « essais avant combustible » (pompes, ventilation, etc.). Fin 2016 le réacteur devrait diverger. « Le projet originel prévoyait une divergence fin 2013, commente Jean-Philippe Elie. C’était un peu trop optimiste compte tenu de la complexité du projet… »

Construire la « capacité scientifique »

Tandis que dans la Vallée des Piles le béton et l’acier dessinent la forme physique du RJH, une autre construction, non moins impressionnante, progresse – celle de la « capacité scientifique » du réacteur et de l’organisation de sa gestion.

L’année 2011 a été marquée par l’entrée dans le consortium du RJH (2) de l’Agence atomique israélienne (Israel Atomic Energy Commission, IAEC), ce qui porte à trois le nombre des instituts de recherches non-européens participant au projet.

« Ce qui intéresse Israël, explique Gilles Bignan, le responsable Interface-Utilisateur de l’installation, c’est de prendre le train d’une installation de recherche moderne, appelée à faire référence tout au long des cinquante à soixante années qui viennent. »

L’IAEC va concevoir pour le RJH une boucle expérimentale, baptisée Lorelei, destinée aux études de sûreté relatives aux « accidents de perte de réfrigérant primaire » dans les réacteurs à eau légère (APRP). Lorelei, qui devrait être finalisée en 2018, prendra place dans le réflecteur qui entoure le cœur.

Outre Lorelei, le dispositif expérimental du RJH intégrera notamment deux « boucles combustible ». La première, MADISON, réalisée par l’institut norvégien IFE (Institute for Energy Technology) est dédiée à l’irradiation d’échantillons de combustibles REP et REB (réacteurs à eau pressurisée et à eau bouillante) en condition de fonctionnement normal; la seconde ADELINE, dont l’appel d’offres sera lancé cet automne, explorera le comportement de ces mêmes combustibles en situation accidentelle, jusques et au-delà de la rupture de gaine.

D’autres dispositifs permettront d’étudier le vieillissement des matériaux dans des conditions d’irradiation et de contraintes physico-chimiques représentatives des réacteurs présents et futurs. Grâce aux flux de neutrons particulièrement intenses qu’il générera, le cœur du RJH « accélérera le temps » : les matériaux y vieilliront jusqu’à huit fois plus vite qu’en situation réelle dans un réacteur.

Au total, le RJH accueillera au sein et à proximité de son cœur une vingtaine de « compartiments à expérience ». Tous ne seront pas occupés d’emblée et le réacteur entamera sa longue carrière avec une « capacité minimale », en n’embarquant qu’une demi-douzaine d’expériences dont la préparation est déjà engagée.

« Plus le projet avance, plus il suscite l’intérêt. »

Au fil des séminaires qui rassemblent, chaque année les membres du consortium et les partenaires potentiels, le programme expérimental du RJH se dessine. « Plus nous avançons, se félicite Gilles Bignan, plus le projet suscite l’intérêt. »

L’instrumentation, dont certains dispositifs permettent de réaliser des analyses en temps réel, est un des atouts majeurs de l’installation. « Dans ce domaine, les concurrents potentiels du RJH ont des capacités plus restreintes, souligne le responsable Interface-Utilisateur de l’installation. Ces capacités intéressent évidemment beaucoup nos partenaires… »

Conçu pour le présent, le futur proche et l’avenir plus lointain – des essais pourraient être réalisés des 2018-2019 sur des combustible du prototype de Génération IV Astrid – le RJH est bien ce réacteur « tout en un » à la fois puissant et flexible, modulaire et évolutif, qui accompagnera pendant de nombreuses décennies le développement scientifique et industriel de la filière nucléaire.

(1) « L’accident BORAX », du nom d’un réacteur de recherche américain (1,4 mégawatts), est une expérience de destruction délibérée du cœur réalisée en 1954. L’expérience a permis de valider quelques-uns de principes de sûreté fondamentaux des réacteurs modernes.
(2) Lancé par le CEA en partenariat avec les industriels français EDF et Areva, le RJH associe au sein d’un consortium les instituts de recherche nucléaire belge, tchèque, espagnol, finlandais, indien, israélien et japonais (en tant que « partenaire associé »), ainsi que l’électricien suédois Vattenfall.