​Le Centre belge d'études pour les énergies nucléaires (SCK-CEN) a entrepris de construire à Mol le premier réacteur de recherche au monde piloté par un accélérateur de particules : Myrrha (Multi-purpose hYbrid Research Reactor for High-tech Applications). Ce réacteur à neutrons rapides fonctionnera en régime sous-critique – les neutrons provoquant les réactions de fission étant fournis par le bombardement par des protons d'une cible de spallation et non pas par une réaction en chaîne – et permettra de valoriser comme combustible nucléaire des actinides mineurs, considérés aujourd'hui comme des déchets radioactifs à durée de vie très longue.

Ce projet prévoit de mettre en service successivement :

• Minerva, l'accélérateur linéaire (linac) de protons accélérés à 100 MeV en 2026, puis à 600 MeV en 2033,
• Myrrha, le réacteur à neutrons rapides de 100 MW thermiques, refroidi par 7000 tonnes plomb-bismuth, en 2036.

Plus de cinq cents exigences techniques

Le SCK-CEN a demandé au CEA-Irig de consolider l'architecture cryogénique de Minerva et de fournir le cahier des charges de l'usine cryogénique permettant de refroidir à 2 kelvins les 60 cavités accélératrices en niobium des 30 cryomodules du linac.

Après des études préliminaires initiées en 2021, l'équipe de l'Irig a rédigé plus de 500 exigences techniques pour la fourniture de l'usine qui :

• fournira l'hélium superfluide à 2 K pour le refroidissement des cryomodules,
• maintiendra les écrans thermiques entre 40 K et 60 K avec de l'hélium gazeux,
• refroidira des coupleurs fournissant la puissance radiofréquence aux cavités supraconductrices à partir d'hélium supercritique à 5 K.

La puissance totale de refroidissement des cavités sera d'environ 3500 W équivalents à 4,5 K décomposée en :

• 900 W à 2 K pour les cavités,
• 8600 W pour les écrans thermiques à 50 K environ.

Le débit des compresseurs hélium pour le système cryogénique requiert une puissance de plus d'un mégawatt ! Le circuit de refroidissement des compresseurs, qui récupère plus de 90 % de l'énergie électrique injectée, sera valorisé en chauffant les bâtiments du linac.

Un expert pour suivre l'appel d'offres

Le SCK-CEN a lancé l'appel d'offres pour la réalisation de cette usine cryogénique sur la base des propositions techniques du CEA-Irig, qui assume désormais le rôle de conseil technique jusqu'à sa mise en service prévue en 2028.

Le CEA-Irig pourrait par la suite contribuer à la réalisation d'un jumeau numérique de l'installation cryogénique (incluant les cryomodules) afin d'optimiser le fonctionnement cryogénique de l'accélérateur Minerva et de former ses futurs opérateurs.

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