Installé à Mol en Belgique, GUINEVERE [1] est la maquette du premier démonstrateur mondial de « Systèmes Pilotés par Accélérateurs » (ADS) dédiés à l’incinération des déchets nucléaires. Ce projet d’ADS, appelé MYRRHA, sera construit au SCK à Mol dans les années à venir. A l'orée 2022-2023, il devra démontrer sa capacité à transmuter des déchets radioactifs en éléments à durée de vie beaucoup plus courte voire en éléments stables. Au-delà, MYRRHA sera un réacteur multifonctionnel pour l’étude des matériaux des réacteurs de fission et pour la fusion. Il contribuera également à l’approvisionnement continu en radio-isotopes à usage médical ou industriel, et même à la production de silicium dopé, composant essentiel des circuits électroniques utilisés dans des applications d’énergies renouvelables.

La maquette GUINEVERE est le fruit d’une collaboration entre le SCK•CEN [2], le CNRS et le CEA.

Les ADS tels que le projet MYRRHA [3] sont capables de produire des neutrons rapides permettant d’incinérer les déchets nucléaires et sont intrinsèquement sûrs et facilement contrôlables. Ils possèdent en effet un cœur dit sous-critique, ce qui signifie notamment que le réacteur d’un ADS a besoin d’une source externe de neutrons, créée via un accélérateur de particules, ce qui permet de faire fonctionner le réacteur. Ce dispositif minimise le risque potentiel d’accident d’emballement.

Les expériences menées sur GUINEVERE permettront de comprendre le comportement spécifique d'un ADS. Elles visent notamment à mettre en place et qualifier une méthodologie permettant de suivre, en cours de fonctionnement, les variations de la réactivité, paramètre caractérisant la sûreté d’un système couplé accélérateur/réacteur, spécificité d'un ADS et de MYRRHA en particulier. Elles présentent aussi un fort intérêt pour tester sur maquette certains aspects d’autres filières du nucléaire.

image : insertion de la ligne verticale de l'accélérateur GENEPI-3C dans le coeur du réacteur de GUINEVERE (crédit : CNRS)

La construction de GUINEVERE a nécessité la collaboration de trois organismes : le Centre d’Etude Nucléaire belge pour l’élaboration du réacteur, le CNRS/IN2P3 qui a réuni les compétences de quatre de ses laboratoires – le LPSC Grenoble , l’IPN Orsay , le LPC Caen et l’IPHC Strasbourg , pour réaliser l’accélérateur de particules « GENEPI-3C [4] » avec sa ligne de faisceau, et le CEA de Cadarache qui a fourni le combustible nécessaire au fonctionnement du système, ainsi que l’instrumentation associée à son expertise des mesures en réacteur, partagée de longue date avec le CNRS et le SCK-CEN.
Le projet est soutenu par le projet européen EUROTRANS [5], dans le cadre d’EURATOM.

• La transmutation est une réaction nucléaire induite par des neutrons (fission ou capture) qui conduit à la transformation d’un élément chimique en un autre.
• Dans un réacteur nucléaire, la fission des noyaux (en général d’uranium) est produite grâce à un bombardement de neutrons. Chaque fission libère elle-même des neutrons qui sont réutilisés pour produire de nouvelles fissions : la réaction en chaîne est maintenue. Pour empêcher que la réaction ne s’emballe, on fait en sorte qu’un seul neutron provoque une nouvelle fission : le réacteur est critique et le facteur de multiplication des neutrons, noté keff (pour « facteur de multiplication effectif ») est égal à 1.
  Dans le cas de l’ADS, moins d’un neutron libéré produit une nouvelle fission : le réacteur est sous-critique (keff < 1). Pour maintenir la réaction, l’alimentation en neutrons se fait via une source externe, limitant considérablement le risque potentiel d’accident d’emballement des réactions. Un accélérateur de particules bombarde de protons une cible ; par « réactions de spallation », cette cible génère le flux de neutrons nécessaire.
• La réactivité caractérise l’écart relatif à la criticité, formellement (keff -1)/keff ; la connaissance de cette grandeur permet la surveillance de la marge de sécurité du réacteur.

Pour en savoir plus :

Lien vers le reportage de l’IN2P3

Lien vers le site Internet CEA : « Qu’est-ce qu’un ADS ? »

[1] GUINEVERE : Generator of Uninterrupted Intense NEutrons at the lead VEnus REactor
[2] Centre d’Etude de l’Energie Nucléaire belge
[3] Mutlipurpose hYbrid Research Reactor for High-tech Applications
[4] GEnérateur de NEutrons Pulsé Intense – 3 Continu
[5] EUROpean Research Programme for the TRANSmutation of High Level Nuclear
Waste in an Accelerator Driven System