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Vidéo du jour Septembre 1986 : Des liquidateurs de la centrale nucléaire de Tchernobyl sont filmés sur le toit du réacteur n°3. En combinaisons de plomb, ils jettent à la pelle des gravats hautement radioactifs dans le réacteur détruit n°4, sous une radioactivité extrême.

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Après avoir finalisé le jumeau numérique de son réacteur nucléaire de 4eme génération, capable de produire une chaleur de 700°C et de l'électricité sur demande à partir de déchets nucléaires, la startup 🇫🇷 Naarea annonce un premier prototype en 2027. Intégrer un petit réacteur nucléaire dans un conteneur standard pour le déployer près de la consommation d'énergie, sur les sites industriels. C'est cette idée qui a donné naissance à Naarea, une startup française créée en 2020 et positionnée sur le marché des AMR (Advanced Modular Reactor). La jeune société entend commercialiser ses premières unités dès 2030, soit une décennie après sa création. Ce qui, dans cette industrie, représente un délai extrêmement court. Pour accélérer la conception de son mini-réacteur à neutrons rapides (exploitant des déchets nucléaires pour combustible), Naarea a fait du jumeau numérique l'épine dorsale de son projet. « Ce système, dont la première version a été conçue en 18 mois, permet de bâtir le modèle 3D du réacteur pour valider les choix d'architecture et le dimensionnement, et d'effectuer des simulations de son fonctionnement et de garder une traçabilité totale des données d'ingénierie et des exigences associées au projet. Le jumeau numérique permet d'aller plus vite au démarrage du projet » La modélisation est notamment indispensable pour intégrer la trentaine de systèmes qui composent le futur réacteur, chacun d'entre eux étant lui-même composé de sous-systèmes. Développé par l'ESN Assystem, qui possède une expérience reconnue dans le nucléaire, sur la technologie Dassault Systèmes hébergée sur le cloud, le jumeau permet de réaliser des simulations du fonctionnement du futur réacteur, « impossibles sinon », le premier prototype physique (en fonctionnement) étant prévu pour 2027. « Nous concevons un système très compact. Pour y parvenir, nous sommes allés chercher des compétences dans l'automobile ou l'aéronautique et avons appliqué une logique 'design to manufacturing' (visant à intégrer les contraintes de fabrication dès la conception, NDLR). C'est ce qui nous a permis de développer un double numérique de notre réacteur en seulement 18 mois. » Les micro-réacteurs sur lesquels travaille l’équipe de Naarea ont pour objectif de générer de l’électricité et de la chaleur, à partir des combustibles nucléaires usagés issus des réacteurs conventionnels du parc nucléaire actuel. Il s’y produit une réaction de fission intrinsèquement autorégulée à haute température (environ 700 °C), grâce à un combustible liquide composé de sels fondus, sans avoir besoin de l'approvisionner en eau. Naarea s'inscrit par ailleurs dans une démarche de production en série de ses petits réacteurs, la startup visant la production de 150 modules par an en rythme de croisière. La société, qui a signé un premier partenariat avec la société ACC, portant sur la fourniture de 2 à 4 conteneurs pour approvisionner les futures giga-usines de batteries de la co-entreprise entre Stellantis, Mercedes-Benz et TotalEnergies, mise sur un modèle économique basé sur la vente d'énergie (électricité et chaleur). Baptisé XAMR (eXtrasmall Advanced Modular Reactor), le micro-générateur nucléaire à sels fondus et à neutrons rapides de Naarea vise ainsi à produire de l’électricité (40 mégawatts électrique, MWe) et de la chaleur (80 mégawatts thermiques, MWt). « Nous développons un réacteur qui combine 3 technologies de pointe : neutrons rapides, sels fondus, production en série. Les neutrons rapides permettent de recycler le combustible usagé issu ces centrales nucléaires et de clôturer le cycle du combustible, préoccupation majeure dans le domaine du nucléaire conventionnel. Les sels fondus nous permettent de garantir une sécurité intrinsèque. Enfin, nos micro-générateurs sont conçus pour être installés près des besoins des industriels, ce qui représente une innovation majeure dans le domaine de la production d’énergie. » La petite taille de ce réacteur sera un grand atout : il n’y aura pas besoin de génie civil, hormis une dalle en béton. Les cœurs de réacteurs seront imprimés en 3D, ce qui signifie pas de soudure, pas de tuyau ! Pour pallier l’intermittence des renouvelables, la pilotabilité du réacteur sera très courte, alors qu’il faut de 20 à 30 minutes pour monter à 100 % des capacités d’un réacteur classique, ou pour le faire redescendre en puissance, en le refroidissant à l’eau, « notre réacteur n’aura pas besoin d’eau, son refroidissement se fera par convection naturelle, c’est-à-dire grâce à l’air. Un grand atout quand le stress hydrique grandit. » La petite taille est également un argument intéressant en cas d'extension ou de déconstruction. « Lorsqu'on démantèlera, on pourra tout enlever, il ne restera rien. On peut aussi rajouter des modules, comme on le ferait avec des Lego, si la structure grandit. » Cette miniaturization concerne aussi le second conteneur du dispositif, qui transforme la chaleur en électricité. « Ce n'est pas une turbine vapeur, mais une turbine au CO2 supercritique. Cela tombe bien, il y en a plein dans l'air ». Le fonctionnement en circuit fermé permettant de ne pas dégager de CO2. Concernant l'autonomie, la charge devrait tenir autour de 5 ans en moyenne. Les conteneurs, eux, ont été dessinés pour 100 ans, avec une période de fonctionnement de 50 ans. Tous les 10 ans, comme pour les avions, chaque réacteur sera renvoyé en usine pour être remis en état. S'agissant de la maintenance, Naarea explique que la partie nucléaire sera pilotée à distance. Pendant les 5 premières années, il n'y aura pas de maintenance sur l'îlot nucléaire. Sur la partie externe, avec la turbine, une maintenance régulière est toutefois prévue, sans interruption. « Tout a été conçu en système plug-and-play. » 5 000 capteurs serviront à monitorer l'état et la maintenance du réacteur en temps réel. On l'aura compris, les sels fonds constituent le cœur du projet de Naarea. Ils portent le sel combustible, donnent la réaction de fission autorégulée, conduisent la chaleur et la transmettent. Dans cette optique, la jeune entreprise s’est associée au CNRS et à son centre de physique des deux infinis – Irène Joliot-Curie (IJCLab) pour ouvrir un laboratoire commun sur les sels fondus. Baptisé Innovation Molten Salt Lab (IMS Lab), celui-ci a vocation à devenir la référence européenne en matière de R&D dans les sels fondus. Basé à l’université Paris-Saclay, ce laboratoire pourra aussi mener des expériences pour d’autres startups du nucléaire de 4e génération misant sur les sels fondus, comme Stellaria ou Thorizon, avec lesquels Naarea a noué un accord. Les équipes de Naarea et du CNRS travaillent ensemble depuis un an déjà et des brevets communs seraient déjà en cours de dépôt. Ils portent sur la technologie de synthèse des sels. Un autre concerne « le bon élément à mélanger au métal pour éviter la corrosion quelle que soit la réaction ». Le choix du CNRS était une évidence, puisque cet organisme de recherche présente une expertise reconnue dans le secteur de l’étude de la chimie des réacteurs à sels fondus, une équipe dédiée à cette chimie ayant été créé à l’IPN d’Orsay dès 2005. « L’IJCLab est le seul laboratoire en France à pouvoir manipuler de grandes quantités de matière active en milieux sels fondus, et nous avons acquis un socle de données solides au cours des années. De plus, nous sommes situés dans la même région que Naarea, et des liens professionnels préexistaient. » L’intérêt d’une meilleure compréhension du comportement des sels fondus ne se limite pas au domaine du nucléaire. Elle pourrait également trouver une application dans des domaines non nucléaires, notamment pour les centrales solaires thermiques à concentration et la production d’aluminium et sodium métal. Naarea a également décidé de s'allier avec son rival Newcleo, qui cherche aussi à produire des réacteurs à neutrons rapides, au début de l'année 2024. Ce type de partenariat stratégique et industriel, inédit dans le secteur, a pour objectif de ne pas se laisser distancer par la concurrence étrangère, qui s'intensifie dans le domaine. Chaque acteur gardera ses enveloppes et sa propriété intellectuelle, mais « les deux startups vont essayer d’économiser les ressources de l’État, en se répartissant les tâches ou en mettant leurs ressources en commun. » Les équipes des deux sociétés ont déjà lancé des lancé les groupes de travail sur les différents sujets, sur les calculs concernant les matériaux, par exemple. Le partenariat concerne aussi l'usage des sites du CEA, déjà très demandés : « plutôt que de demander deux terrains, on propose de rationaliser l’espace et de mutualiser les laboratoires d’essais. » Naarea compte par ailleurs du beau monde parmi son équipe. « Nous avons des ex-dirigeants de Phénix et Superphénix, et le père du réacteur à neutrons rapides Astrid ! Et à côté, un bataillon de jeunes ingénieurs qui débarquent avec des outils de calculs inimaginables pour les anciens. Moyennant quoi vous enlevez le plafond de verre, il n’y a plus de limites. Le savoir-faire français est absolument incroyable. » Sources : - - - - - - - -

Aymeric Pontier

189,873 views • 1 year ago

Issue du CEA, Stellaria (🇫🇷), est la nouvelle startup du nucléaire à sécuriser des fonds pour son développement : elle prévoit de construire (d'ici 2029) un prototype de réacteur à neutrons rapides utilisant le sel fondu comme fluide caloporteur, équipé d'une cuve remplaçable. Le principal enjeu de ce type de réacteur, utilisant du sel fondu à 600°C, concerne l'éternel problème de la corrosion des matériaux. Alors que sa rivale Thorizon conçoit son réacteur avec un système de cartouches de combustibles remplaçables tous les 5 ans, Stellaria prévoit plutôt, quant à elle, de remplacer non pas les combustibles, mais la cuve elle même tous les dix ans. « Cela nous permet d'avoir une durée de vie du réacteur bien plus longue, car elle ne dépendrait plus de la cuve, comme aujourd'hui », expose Nicolas Breyton, cofondateur et PDG de Stellaria. De même, dans le scénario des cofondateurs, ce réacteur ingérerait toutes sortes de combustibles, y compris des déchets nucléaires (les plus radioactifs, dits de « haute activité vie longue »), du plutonium, de l'uranium appauvri ou encore de l'uranium de retraitement, aujourd'hui entreposés en France sans débouché industriel. « En utilisant les 300 000 tonnes actuellement stockées sur le territoire français, nous pourrions produire autant d’énergie que le parc nucléaire français actuel pendant 5 000 ans. » De quoi ainsi fermer le cycle du combustible. « Cela nous permettrait aussi de ne pas transporter de matières fissiles, car on conçoit un combustible renouvelable, qui se renouvellera au sein même du réacteur et que nous n'aurons pas à envoyer en retraitement. » Son réacteur, le Stellarium, fonctionnera tout d’abord en convection naturelle. Ce phénomène, qui correspond au mouvement interne d'un fluide sous l'effet d’une différence de température, permet à la startup de s’affranchir de certains équipements actifs, à l’image des pompes, qui nécessitent souvent des opérations de maintenance, mais aussi d’améliorer l’efficacité du système de refroidissement. Grâce au cœur liquide, le combustible pourra circuler en permanence dans les différentes zones de la cuve, ce qui facilitera l'homogénéisation des atomes nécessaires au processus de fission. Par ailleurs, le réacteur fonctionne par isogénération, ce qui signifie qu’il sera capable de produire autant de matière fissile qu'il en consommera. Parmi les autres avantages du Stellarium figure son niveau de sûreté avancé. Enterré, le réacteur fonctionne à basse pression et dispose de quatre barrières de sécurité, censées retenir les produits radioactifs en cas d’accident. C’est notamment grâce à ce niveau de confiance que Stellaria espère séduire les industriels, qui pourraient déployer ses réacteurs pour décarboner leurs installations, ou encore les opérateurs de datacenters. La jeune pousse compte également se lancer dans le rétrofit des centrales à charbon, en remplaçant les brûleurs par ses réacteurs, qui utilisent d’ailleurs des turbines similaires. « Le marché est énorme, il y a plus de 200 centrales à charbon en Europe à décarboner. » Toutefois, la startup doit encore démontrer la faisabilité de sa technologie, et notamment la résistance de ses matériaux. Elle va, pour cela, chercher des solutions auprès d'acteurs américains avancés dans ce domaine. « Nous cherchons à capitaliser sur le nucléaire existant, sur les expériences qui ont déjà eu lieu aux États-Unis. Par exemple, on utilise un matériau : l'Inconel 625, déjà testé et qualifié pour la haute température aux États-Unis. Nous sommes aussi en train de commencer un partenariat avec l'université du Wisconsin, experte dans les matériaux et la corrosion. Ils travaillent déjà avec des laboratoires et des startup américaines. » L'objectif de Stellaria, pour l'heure à l'horizon dix ans, est de s'adresser prioritairement au marché des data centers et de l'IA, mais aussi de la production de chaleur pour l'industrie. Elle prévoit pour cela de lancer une première expérience de fission dès que possible, pour répondre aux enjeux de sûreté, puis de construire un premier prototype de réacteur à l'horizon 2029 et, à terme, un réacteur en série de 250 MW électrique et de 530 MW de chaleur. Elle promet un prix de l'énergie compris entre 50 et 60 euros le MWh, soit bien en dessous du prix actuel de l'énergie nucléaire. Elle l'explique car ses systèmes de sûreté seraient « beaucoup plus légers », donc moins chers. « On pense gagner sur ce terrain-là. »

Aymeric Pontier

88,126 views • 1 year ago