Une simulation pour faire avancer les travaux de déblaiement à Fukushima

Dans le cadre de leur étude publiée dans la revue spécialisée Nature Materials Degradation, des chercheurs emmenés par la professeure Claire Corkhill du Département de science des matériaux et d’ingénierie de l’Université de Sheffield ont développé, en collaboration avec des chercheurs de la Source de Lumière Suisse SLS, une simulation des éléments combustibles extrêmement radioactifs dans les réacteurs endommagés lors de l’accident de la centrale nucléaire de Fukushima en 2011. Cette étude est la première à examiner le devenir du plutonium dans les débris d’éléments combustibles.

Grâce au matériel de simulation, les autorités sont désormais en mesure, pour la première fois près de onze ans après la catastrophe, d’en apprendre davantage sur la composition chimique et les propriétés mécaniques des débris, et d’élaborer des stratégies sûres pour leur élimination.

L’élimination et le stockage sûr des débris radioactifs qui sont restés dans les trois réacteurs de Fukushima sont considérés comme les plus importants défis du processus de démantèlement. Tant que le matériau combustible reste sur place, il doit être refroidi, ce qui génère des millions de mètres cube d’eau radioactive. Cette eau contaminée doit être rejetée dans la mer, ce qui est controversé.

Comme les débris sont hautement radioactifs, il est trop dangereux pour des êtres humains et même pour certains robots de s’en approcher. On en sait donc très peu sur leur composition chimique, ce qui ralenti les opérations de déblaiement et fait que l’eau contaminée s’accumule encore davantage.

Des robots et des simulations pour aller de l’avant

La Tokyo Electric Power Company vient de commander une exploration robotisée des débris dans le réacteur 1. Combinée au matériel de simulation développé par les chercheurs de Sheffield, elle pourrait contribuer à une meilleure compréhension des débris laissés par la catastrophe.

La professeure Claire Corkhill, titulaire de la chaire de dégradation de matériaux nucléaires à l’Université de Sheffield, explique: «A partir des connaissances sur les matériaux utilisés dans les réacteurs de Fukushima – par exemple le combustible, le gainage et le béton – nous avons réussi à développer une recette pour les débris de combustible.» Les chercheurs ont chauffé ces matériaux aux températures extrêmement élevées qui régnaient pendant l’accident et ont ainsi produit une version à faible radioactivité qui devrait correspondre aux débris des éléments combustibles.

«L’étude de ce matériau à l’aide des microscopes à rayons X extrêmement brillants à la Source de Lumière Suisse nous a permis de comprendre la distribution potentielle à l’intérieur du combustible, ce qui revêt une importance capitale pour les opérations de récupération», relève Daniel Grolimund, responsable de la ligne de faisceau microXAS à la SLS.

Le matériel de simulation a été développé dans le cadre du projet financé par l’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), en collaboration avec l’autorité japonaise pour l’énergie atomique, dans le cadre du programme de recherche anglo-japonais sur les partenariats nucléaires civils.

La recherche sous la direction de Claire Corkhill à l’Université de Sheffield vient en soutien du processus de récupération des débris d’éléments combustibles et constitue une aide à la décision sur ce qu’il convient de faire du matériel récupéré. Dans ce processus, les résultats des mesures conduites à la ligne de faisceau microXAS sont d’une importance capitale.

Texte basé sur un communiqué de presse de l’Université de Sheffield