L’objectif de cet essai, mené pour le compte du Japan Atomic Energy Agency (JAEA) était d’obtenir un corium (combustible nucléaire, mélangé à d’autres composants, ayant surchauffé et s’étant transformé en un magma en fusion), d’une composition comparable à celle des réacteurs de Fukushima-Daïshi, pour observer et mesurer sa capacité à provoquer l’ablation d’un béton représentatif de celui du radier (dalle de béton constituant la partie basse de l’enceinte du réacteur). Le corium réel reste à température très élevée du fait de la radioactivité qu’il contient. Dans ces essais, des matières non radioactives sont utilisées, les ingénieurs du CEA ont donc développé et mis en œuvre un système de chauffage par induction électromagnétique de très forte puissance pour que l’expérience soit représentative du cas réel.
Les ingénieurs et chercheurs de JAEA collaborent de longue date avec les équipes du CEA. Suite à l’accident de Fukushima, cette coopération s’est renforcée, en particulier avec un laboratoire situé à Cadarache, spécialisé dans les accidents graves. Ce laboratoire a su développer, au fil des ans, une véritable expertise grâce à une installation de recherche unique au monde, PLINIUS1. Cette plateforme, référence européenne pour la recherche sur le comportement du corium, permet de réaliser des essais avec des masses de 80kg de corium dit prototypique2 maintenu à des températures de l’ordre de 3000°C. Les essais consistent alors à mettre ce corium en interaction avec différents matériaux (métaux, oxydes, béton, réfractaires) et différents fluides, l’eau en particulier. Durant ces interactions, il est très important de disposer d’une instrumentation adaptée pour suivre l’évolution des phénomènes.
Les phénomènes physiques rencontrés lors de ces interactions sont particulièrement complexes. Ils nécessitent de faire appel à un haut niveau d’expertise, avec des aspects multi-phasique, multi-échelle, et une très grande pluridisciplinarité. En outre, ces expérimentations, où des matériaux sont portés à de très hautes températures, imposent de mettre en œuvre des technologies de pointe dans des domaines très variés, par exemple en chimie, en électromagnétisme ou en instrumentation.
Après refroidissement et solidification du corium, l’expérience va se poursuivre avec des opérations de prélèvements, des tests mécaniques et des analyses des échantillons prélevés. Ces résultats permettront à nos partenaires japonais de développer des systèmes de récupération, de découpe et de traitement du corium qui pourront être utilisés par le Japon pour le démantèlement des réacteurs de Fukushima-Daïshi.
1 PLINIUS : PLatform for Improvements in Nuclear Industry
2 Les matériaux utilisés pour les expériences dans PLINIUS sont à base d’uranium appauvri qui a les mêmes caractéristiques physiques et chimiques que le combustible nucléaire sans la difficulté d’un niveau élevé de radioactivité comme observé en réacteur de puissance, d’où l’appellation « prototypique ».