09/08/2014
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Laboratoire Henri Ventafalle (LVH) - Page 3

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Yetzer

Le réacteur Yetzer est un réacteur secret mis au point peu de temps après Ziroë, fonctionnant à l'eau lourde avec un fort enrichissement. Il est utilisé pour modéliser des irradiations, étudier le comportement des neutrons et produire des radio-isotopes tels que le tritium ou le technétium. Ces usages importants ont été longtemps oubliés. En effet, à la suite de problèmes technologiques, le réacteur Yetzer a été mis à l'arrêt par manque d'eau lourde. Le LHV a prévu une relance à pleine puissance en 2016 après une reprise début 2014.

Description du Réacteur

Yetzer est composé de 28 assemblages très différents en taille et en composition. Plus l'assemblage est à l'extérieur, moins il est enrichi. Les tubes terminaux sont là pour recevoir les cibles pour irradiation. Le cœur, lui, est fortement enrichi, près de 45 % à 65 % en plutonium et uranium, ce qui produit un flux intense capable de générer des réactions sur l'ensemble des cibles avec seulement quelques assemblages.

Système de Refroidissement

Yetzer est un réacteur à eau lourde refroidis par gaz. Pour le refroidir, il existe deux voies : une voie normale qui va faire la branche chaude de Katom permettant de limiter les besoins de chaleur, et une voie sécurisée qui envoie de l'eau légère à haute pression pour interrompre le cœur. Ce dispositif est considéré comme inefficace et non fonctionnel car pouvant provoquer une radiolyse de l'eau puis une explosion. Le système d'échange se fait par gaz en état supercritique.

Système de Rechargement et de Sécurité

Le combustible dans Yetzer est conçu pour 10 ans grâce à son fort enrichissement. Les cibles, quant à elles, n'y restent que maximum 5 jours dans les tubes extérieurs. Pour éviter une surchauffe des cibles liquides, les tubes sont renouvelés par un flux constant permettant une irradiation homogène et évitant un échauffement, particulièrement utile pour la production de cobalt.

Performances et Caractéristiques Techniques

Yetzer a une puissance de 50 MW et un flux neutronique plus important que les autres réacteurs de Drovolski. Il se caractérise par de nombreux neutrons de faible vitesse maintenant la criticité, ce qui justifie le choix de l'eau lourde comme modérateur pour limiter la capture.

Sûreté et Stabilité

Le réacteur Yetzer a rencontré 23 accidents dus à l'évolution du cœur. En effet, étant l'un des plus vieux cœurs du pays mais toujours utilisé, il a subi beaucoup de modifications, au point que, du fait du secret qui l'entoure, on ne connaît pas réellement son état actuel. On sait que le cœur a subi des fussions partielles et que la remise en état a coûté 12 ans de fonctionnement.

Caractéristiques du Yetzer

1. Puissance:
- Puissance thermique nominale : 50 MW

2. Circuit Primaire:
- Pression de fonctionnement : 56 MPa
- Température de l'eau à l'entrée de la cuve : 125 °C
- Température de l'eau à la sortie de la cuve : 132 °C
- Nombre de boucles : 1
- Volume du circuit primaire (avec pressuriseur) : 14 m³

3. Cuve et Couvercle:
- Diamètre intérieur de la cuve : 1 m
- Hauteur totale de la cuve : 3 m
- Épaisseur de la paroi à hauteur du cœur : 250 mm

4. Cœur:
- Hauteur active des crayons : 1 000 mm
- Puissance volumique à puissance nominale : 35 MW/m³ (approximatif)
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Cyclotron

Le Laboratoire Henri Ventafalle a initié en 1946 un programme de construction d'accélérateurs de particules à visée de recherche et technique. Ces travaux ont permis, par exemple, de mieux comprendre le comportement des radio-isotopes et de mettre en lumière plusieurs nucléides et d'en produire certains. Ces travaux ont permis une grande partie de l'expertise qu'a le laboratoire dans la fabrication de combustible de radio-éléments.

Les cyclotrons sont des dispositifs qui permettent l'accélération de particules chargées par un champ électrique dont la trajectoire est courbée successivement par un champ magnétique pour induire un mouvement en spirale. Cette interaction électromagnétique se décrit très bien par la force de Lorentz dans les équations de Maxwell. Un cyclotron conventionnel peut accélérer des particules jusqu'à la centaine de MeV, énergie capable de provoquer des transmutations, un des domaines de recherche les plus importants du LHV.

Principe

Pour assurer le fonctionnement du cyclotron, il faut donc des électrodes pour générer le champ électrique et au moins deux électroaimants pour modifier les trajectoires. Pour éviter que les particules chargées ne se désintègrent, une chambre et une pompe à vide sont nécessaires. Et évidemment, la source de particules chargées : au LHV, des sources de protons et d'ions lourds sont utilisées.

Le principal usage des cyclotrons au laboratoire est la production d'isotopes par irradiation d'un faisceau de protons, de sorte à produire des isotopes très excités ou utiles pour la médecine. Plusieurs transuraniens y ont été produits et servent de sources de démarrage pour réacteurs, méthode peu sûre il convient de le signaler, mais parmi les plus rapides.

Le LHV possède deux cyclotrons, plutôt anciens, il cherche donc à en fabriquer un nouveau technologiquement supérieur, mais des limitations technologiques rendent le projet très complexe. Le LHV compte beaucoup sur des importations de semi-conducteurs depuis Sylva pour pallier ce problème très limitant pour l'avenir de la recherche.

IV1

Le premier cyclotron mis en service, en 1958, est IV1. Il est isochrone et peut produire des protons à une énergie de 45 MeV, trop faible pour beaucoup d'applications, mais du fait de sa disponibilité, il est encore beaucoup utilisé dans l'étude des matériaux soumis à des radiations.

IV2

Le second, inauguré en 1976, IV2, est de très grande taille et permet la production de particules alpha, de protons et le déplacement d'ions lourds jusqu'à, pour les plus légers, 489 MeV. Il a permis d'identifier cinq transuraniens et sert tous les jours à produire des isotopes pour la médecine et les réacteurs nucléaires.
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