Les réacteurs nucléaires avancés nécessitent un type différent d'uranium. Voici 4 choses à savoir

Le pouvoir nucléaire du futur va avoir besoin de carburant. Cela pousse les gouvernements, les entreprises énergétiques et les ingénieurs nucléaires à se démener pour mettre la main sur HALEU : l'uranium faiblement enrichi à haute teneur.

HALEU (prononcé comme "Hey, Lou") était auparavant un matériau de niche, utilisé principalement dans les réacteurs nucléaires menant des recherches scientifiques. Mais maintenant, plusieurs entreprises aux États-Unis ont proposé des types innovants de réacteurs nucléaires qu'elles prétendent générer de l'électricité plus efficacement et en toute sécurité. De tels réacteurs, dont beaucoup fonctionneront au HALEU, sont une partie clé du plan du gouvernement des États-Unis pour répondre aux futures demandes d'énergie propre. Le 10 juin, TerraPower, une entreprise fondée par Bill Gates, a lancé les travaux de ce qui doit être l'un des premiers de cette nouvelle génération de réacteurs alimentés au HALEU. Mais actuellement, les États-Unis ne produisent pas ce carburant en quantités suffisantes pour cette cohorte. Donc, tandis que le département américain de l'énergie finance le développement de ces réacteurs avancés, il travaille également pour sécuriser une ample réserve de carburant HALEU.

Mais certains scientifiques expriment des préoccupations concernant la montée du HALEU. Selon un commentaire dans le Science du 7 juin, le HALEU pourrait être utilisé pour fabriquer une arme nucléaire, ce qui n'est pas possible avec le carburant de qualité réacteur actuel.

Le potentiel du HALEU pour fournir de l'énergie, et les inquiétudes concernant les armes qui pourraient en découler, soulèvent des questions pressantes. Voici quatre choses à savoir sur le HALEU.

Comparé au carburant de réacteur standard, le HALEU contient une plus grande proportion d'une variété clé d'uranium, l'isotope uranium-235. U-235 est fissile : son noyau se divise en deux en absorbant un neutron à faible énergie, libérant de l'énergie dans le processus.

L'uranium naturellement présent contient seulement environ 0,7 pour cent d'U-235. La majorité du reste est l'isotope U-238. Pour être utilisé dans une centrale nucléaire, l'uranium doit être enrichi pour contenir plus d'U-235. L'uranium de qualité réacteur standard contient environ 3 à 5 pour cent d'U-235. L'uranium enrichi à 20 pour cent ou plus est connu sous le nom d'uranium hautement enrichi, qui, contrairement à l'uranium de qualité réacteur, peut être utilisé pour fabriquer des armes nucléaires.

Le HALEU se situe entre ces deux extrêmes, avec environ 5 à 20 pour cent d'U-235. Cela signifie qu'il peut être utilisé de manière que l'uranium de qualité réacteur ne peut pas, mais les États-Unis et d'autres pays ne restreignent pas son utilisation aussi strictement que l'uranium hautement enrichi.

La frénésie autour du HALEU a été alimentée par l'intérêt pour les réacteurs nucléaires avancés. Ce terme regroupe une grande variété de conceptions de réacteurs qui ne correspondent pas au modèle standard pour les réacteurs aux États-Unis. Les réacteurs avancés sont souvent plus petits que les réacteurs typiques et peuvent utiliser une substance autre que l'eau normale pour le refroidissement, comme le sodium liquide. Et les réacteurs avancés nécessitent généralement du HALEU, typiquement enrichi à un peu moins de 20 pour cent.

Avec HALEU, "vous pouvez rendre le cœur plus petit et plus économe en énergie dans l'espace que vous avez, réduisant ainsi les coûts de construction", explique l'ingénieur nucléaire Josh Jarrell de l'Idaho National Laboratory à Idaho Falls. Et le carburant HALEU peut être utilisé sous des formes différentes du carburant d'oxyde d'uranium utilisé dans les réacteurs actuels. Certaines conceptions de réacteurs utilisent un combustible métallique, ou des pastilles de taille grain de pavot enrobées d'uranium appelées TRISO. Les différentes options de carburant et les différentes conceptions de réacteurs peuvent être un avantage pour la sécurité, dit Jarrell. "Selon la conception, ils ne nécessitent pas réellement d'intervention humaine pour s'arrêter en toute sécurité."

À l'heure actuelle, la plupart des réacteurs avancés aux États-Unis n'existent que sur le papier. Mais le DOE finance deux projets de démonstration de réacteurs avancés : le réacteur Natrium de TerraPower à Kemmerer, Wyo., et le réacteur Xe-100 d'X-energy à Seadrift, Texas. Les deux nécessitent du HALEU.

Il n'y a pas de fournisseur commercial établi et à grande échelle de HALEU aux États-Unis. Et peu importe à quel point un réacteur est avancé, il est inutile sans carburant. La Russie produit du HALEU, mais une loi américaine adoptée en mai interdira la plupart des importations d'uranium en provenance de Russie.

Pour s'assurer que les projets de réacteurs avancés disposent de carburant, le gouvernement américain soutient les efforts de production de ce matériau. Une entreprise basée dans le Maryland, Centrus Energy Corp., a commencé à produire du HALEU dans le cadre d'un projet de démonstration en collaboration avec le DOE dans une installation d'enrichissement à Piketon, Ohio.