Réacteurs de recherche - Association nucléaire canadienne

Réacteurs de recherche

Les réacteurs de recherche canadiens sont généralement plus petits que les réacteurs de puissance. Leur conception varie grandement, car il s’agit d’équipements spécialisés répondant aux besoins variés des milieux universitaires, scientifiques et industriels.

Laboratoires de Chalk River

Les Laboratoires de Chalk River, qui ont été créés dans les années 1940, appartiennent à Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC), qui en assure l’exploitation. Ce site nucléaire, l’un des plus complexes au Canada, comprend deux réacteurs de recherche en exploitation, des installations de fabrication de combustible, des cellules de haute activité, des installations de production d’isotopes, des installations nucléaires de catégorie II ainsi que des installations de stockage des déchets.

Chalk River Laboratories

Laboratoires de Chalk River à Chalk River, en Ontario.

Jusqu’à sa fermeture définitive le 31 mars 2018,  e réacteur national de recherche universel (NRU – National Research Universal) de Chalk River a joué un rôle majeur dans la recherche nucléaire canadienne. Il a produit une grande partie de la production mondiale d’isotopes médicaux utilisés à des fins de diagnostic. Le réacteur NRU était également le seul réacteur important servant aux essais sur les matériaux et les combustibles employé pour appuyer et faire progresser la conception des réacteurs CANDU. Enfin, ce réacteur a produit les neutrons utilisés par le Centre canadien de faisceaux de neutrons du Conseil national de recherches du Canada pour examiner et étudier des matériaux industriels et biologiques.

NRU reactor

Le réacteur NRU lorsqu’il était en service. Source : LNC.

Le réacteur de recherche ZED-2, qui se trouve également à Chalk River, a été lancé en 1960. Il s’agit d’un réacteur de très faible puissance (200 W) grâce auquel LNC peut développer et mettre à l’essai des configurations de grappes et d’assemblages de combustible et simuler des scénarios d’accidents. Le réacteur ZED‑2 sert encore pour des expériences à l’appui des réacteurs CANDU et pour le développement des concepts de réacteurs de la prochaine génération.

McMaster nuclear reactor

Réacteur nucléaire McMaster à Hamilton, en Ontario. Source : CCSN.

Réacteur nucléaire McMaster

Le réacteur nucléaire McMaster, doté d’un cœur en uranium enrichi, est modéré et refroidi à l’eau ordinaire. Sa puissance d’exploitation peut atteindre 5 MW.

Ce réacteur piscine, seul réacteur canadien à flux moyen en milieu universitaire, est utilisé dans le cadre du programme de génie nucléaire et d’autres programmes de recherche de l’Université McMaster. Les neutrons qu’il produit servent en physique nucléaire, en biologie, en chimie, en sciences de la Terre, en neutronographie et en médecine, notamment en médecine nucléaire. Au nombre des applications habituelles de la neutronographie à l’Université McMaster, mentionnons les essais portant sur les aubes des turbines d’aéronefs et la corrosion des composants d’aéronefs.

Réacteurs SLOWPOKE en exploitation

Les réacteurs SLOWPOKE (Safe Low-Power Critical [K] Experiment) sont des réacteurs de recherche nucléaires de faible puissance conçus par LNC à la fin des années 1960. Ce modèle de réacteur piscine avait pour objet d’assurer une source de neutrons pour les établissements de recherche et d’enseignement. Ces réacteurs sont placés sous le sol, dans une piscine en béton remplie d’eau à la pression atmosphérique. Leur cœur, qui est immergé dans une piscine d’eau ordinaire assurant le refroidissement et le blindage, se trouve au fond d’une cuve en aluminium scellée ayant un diamètre d’environ 60 cm.

SLOWPOKE reactor

Réacteur SLOWPOKE. Source : La Sociéte canadienne de génie mécanique.

Les réacteurs de recherche dotés d’une puissance d’exploitation inférieure à 100 kW sont généralement considérés comme des installations à très faible risque. Or, les réacteurs SLOWPOKE fonctionnent à une puissance de 20 kW. En service depuis plus de 30 ans, ils affichent un dossier enviable en matière de sûreté.

Quatre réacteurs SLOWPOKE sont en exploitation au Canada :

  • le réacteur SLOWPOKE 2 de l’École Polytechnique à Montréal, au Québec;
  • le réacteur SLOWPOKE 2 du Conseil de recherches de la Saskatchewan à Saskatoon, en Saskatchewan;
  • le réacteur SLOWPOKE 2 de l’Université de l’Alberta à Edmonton, en Alberta;
  • le réacteur SLOWPOKE 2 du Collège militaire royal du Canada à Kingston, en Ontario.

Réacteurs de recherche déclassés

Le Canada compte plusieurs réacteurs de recherche qui ont été déclassés au fil des années, soit le réacteur national de recherche expérimental (NRX – National Research Experimental), le réacteur ZEEP (Zero Energy Experimental Pile) et un réacteur piscine à Chalk River, plusieurs réacteurs SLOWPOKE et le réacteur à refroidissement organique Whiteshell‑1 (WR‑1) aux Laboratoires Whiteshell à Pinawa, au Manitoba. Trois réacteurs de recherche ont été partiellement déclassés, soit les réacteurs MAPLE‑1 et MAPLE‑2 à Chalk River et un réacteur SLOWPOKE aux Laboratoires Whiteshell.

Whiteshell Laboratories

Laboratoires de Whiteshell. Source : CCSN.

Le Canada compte également trois prototypes de réacteurs de puissance partiellement déclassés, soit le réacteur Gentilly-1, le réacteur nucléaire de démonstration (NPD – Nuclear Power Demonstration) et le réacteur de Douglas Point. Le déclassement des réacteurs comprend généralement une période de stockage sécuritaire : comme de nombreux composants sont eux-mêmes devenus radioactifs après des dizaines d’années d’utilisation et des centaines de milliers d’heures d’exploitation dans le cycle de vie d’un réacteur type, il faut laisser diminuer le niveau de rayonnement avant de s’en défaire de façon sécuritaire.