PREMIÈRE PARTIE : L'INSTITUT LAUE-LANGEVIN, UN CENTRE D'EXCELLENCE DE LA TECHNOLOGIE NEUTRONIQUE
I. UNE COLLABORATION EUROPÉENNE FRUCTUEUSE EN MATIÈRE DE SCIENCES NEUTRONIQUES
A. LA CONSTRUCTION D'UN RÉACTEUR À TRÈS HAUT FLUX EN 1967, UNE INITIATIVE FRANCO-ALLEMANDE
L'Institut Laue-Langevin, situé à Grenoble, constitue un partenariat international dédié à la science . Il a été nommé ainsi en l'honneur des physiciens Max von Laue, physicien allemand et Paul Langevin, physicien français.
Organisme de recherche international, il a été fondé le 19 janvier 1967 par la France et l'Allemagne 3 ( * ) . Ces deux pays ont été rejoints en 1973 par le Royaume-Uni 4 ( * ) .
Des partenariats scientifiques ont été ensuite mis en place , notamment avec l'Espagne en 1987, la Suisse en 1988, l'Autriche en 1990, la Russie en 1996, l'Italie en 1997, la République tchèque en 1999, la Hongrie et la Suède en 2005, la Belgique et la Pologne en 2006 et la Slovaquie en 2009. Enfin, l'Inde a adhéré en janvier 2011.
L'objectif initial franco-allemand était de concevoir « une source de neutrons intense entièrement dédiée à la recherche fondamentale civile » . 5 ( * ) Rappelons que les neutrons sont des particules élémentaires dotées d'une masse pratiquement identique à celle d'un atome d'hydrogène.
Électriquement neutres, ils constituent une sonde non-destructive de grande précision car ils pénètrent aisément la plupart des matériaux . Dotés d'un micro-aimant, les neutrons se comportent comme les aiguilles d'une boussole. Ils peuvent donner des informations uniques sur les propriétés magnétiques.
Or, l'interaction des neutrons avec les noyaux de matière de neutrons requiert l'utilisation de neutrons libres, qui ne sont normalement pas présents dans la nature .
Les neutrons peuvent alors être produits par deux types de source :
- une source à spallation , dans laquelle les neutrons sont obtenus en bombardant des noyaux lourds comme le mercure avec des protons 6 ( * ) ;
- un réacteur , où les neutrons sont produits de façon continue par fission nucléaire de noyaux atomiques lourds (par exemple, Uranium 235 ou Plutonium 239).
Un réacteur à haut flux européen a donc été construit pour les travaux de recherche de l'ILL. Il a été mis en marche le 31 août 1971 .
Figure n° 1 : Caractéristiques du réacteur à très haut flux de l'ILL
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Le Réacteur Haut Flux de l'ILL est exclusivement dédié à la recherche . Il fonctionne en continu durant des cycles de cinquante jours. Son coeur est constitué d'un élément combustible unique d'Uranium très enrichi (10 kg) refroidi à l'eau lourde et permet ainsi de produire le flux de neutrons le plus intense du monde soit 1,5 x 1015 neutrons par seconde et par cm 2 . La puissance thermique est de 58 MW. Elle n'est pas réutilisée et est évacuée par un circuit secondaire alimenté par l'eau du Drac. La cuve à eau lourde contenant le coeur est située dans une piscine remplie d'eau déminéralisée qui assure une protection vis-à-vis des rayonnements neutrons et gammas émis par le coeur. Le réacteur est piloté au moyen d'une barre absorbante de neutrons que l'on extrait au fur et à mesure de la consommation de l'uranium. Il possède, en outre, 5 barres de sécurité, également absorbantes de neutrons, dont la fonction est l'arrêt d'urgence du réacteur |
Source : Eléments transmis par le ministère des affaires étrangères et du développement international
L'année suivante, l'ILL lançait ses activités de recherche avec le statut novateur d'Institut de Service 7 ( * ) . Sa mission principale consiste à fournir du temps de faisceau de neutrons aux scientifiques pour leurs expériences. Ceux-ci obtiennent ce temps de faisceau, la mise à disposition du matériel adéquat, et l'expertise des scientifiques et techniciens sur place, après acceptation de leur proposition d'expérience par un comité d'experts scientifiques 8 ( * ) .
Il offre ainsi à la communauté scientifique des performances et des exclusivités mondiales, comme en témoigne la première source de neutrons froids.
En ce qui concerne les mesures de sécurité concernant le réacteur , il convient de souligner que, à l'instar de toute installation nucléaire de base en France, le réacteur de l'ILL est soumis aux contrôles de l'Autorité de sûreté nucléaire (ASN). Un rapport public « transparence et sécurité nucléaire » est publié chaque année. Il contient l'ensemble des informations relatives au réacteur.
Fait unique pour un réacteur 9 ( * ) , toutes les structures de celui de l'ILL sont régulièrement remplacées. Ainsi la cuve a été entièrement changée au début des années 1990. Le redémarrage de l'installation « neuve » a été effectué en 1995. Cette cuve a actuellement l'équivalent de seulement huit années de fonctionnement à pleine puissance. En outre, un montant de trente millions d'euros a été investi dans le renforcement sismique du bâtiment réacteur.
S'agissant des conséquences radiologiques maximales des rejets liquides et gazeux de l'ILL sur la population, une étude d'impact réalisée en 2007, puis 2009, constate que les quantités d'effluents gazeux et liquides correspondent aux limites de rejets par catégories figurant dans l'arrêté « rejet » du 3 août 2007.
Quant à la piscine, dans laquelle le combustible usé est entreposé en attente de son retraitement à La Hague, elle est localisée dans l'enceinte de confinement du réacteur. Les conditions liées à son dimensionnement, à sa résistance aux diverses sollicitations ainsi qu'aux agressions possibles, sont strictement les mêmes que pour la piscine du réacteur.
Enfin, tout risque d'explosion de « type Tchernobyl » 10 ( * ) est écarté. « En effet, le scénario similaire, appelé accident BORAX sur les réacteurs de recherche de notre type, ne conduit pas à une explosion capable d'endommager toutes les structures du réacteur y compris son enceinte de confinement. L'énergie stockée dans le coeur et dégagée dans « l'explosion » est beaucoup trop faible pour produire de tels dégâts . Ceci est évidemment dû à la très petite taille du coeur de l'ILL (10 kg d'uranium, à comparer avec les 190 tonnes du coeur du réacteur de type RMBK de Tchernobyl »). 11 ( * )
Figure n° 2 : Datés clés de l'ILL
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1967 : Fondation de l'ILL par la France et l'Allemagne, le 19 janvier 1968 : Aménagement du site, fondations 1969 : Début de la construction du bâtiment réacteur
1971 : Fin de la construction
1972 : Premières expériences
1973 : Le Royaume-Uni devient le troisième partenaire
associé de l'ILL
1979 : « Deuxième souffle » : programme de modernisation des instruments 1981 : Prorogation de l'accord intergouvernemental jusqu'à décembre 1992
1984 : Décision de construire l'ESRF à Grenoble,
sur le site de l'ILL
1985 : Nouvelle source froide verticale pour produire des
neutrons
1987 : Nouvelle source froide horizontale et
création du
1991-1995 : Remplacement de la cuve du réacteur 1994 : Début du fonctionnement officiel de l'ESRF et premières expériences 1995 : Redémarrage du « nouveau » réacteur : 6 janvier 2000 : Lancement du programme « Millenium » de modernisation des instruments 2002 : L'ILL est un membre fondateur d'EIROFORUM 2002-2007 : « Refit », programme de renforcement parasismique 2003 : Nouvelle source chaude 2006 : Rénovation des guides H1 / H2 2006 : Inauguration du Carl-Ivar Branden Building CIBB) qui abrite le Partenariat pour la Biologie Structurale, l'UVHCI et le labo de deutération 2010 : Transfert à l'ILL des activités de surveillance de l'environnement 2010 : Création de « EPN science campus » |
Source : ILL
En ce qui concerne l'implantation du réacteur à Grenoble , il convient de souligner que celle-ci a permis de mettre en oeuvre les synergies scientifiques liées à la renommée du campus « GIANT » 13 ( * ) dont l'objectif est de répondre aux grands enjeux technologiques, énergétiques, environnementaux, de communication et de santé, en tissant des liens entre enseignement, recherche et industrie.
Par ailleurs, l'ILL a été le premier organisme de recherche international à s'installer à Grenoble . Il est l'aîné des équipements de recherche internationaux de l' EPN ( European Photon and Neutron ) science campus , qu'il a cofondé avec deux grands autres instruments scientifiques européens implantés à Grenoble, le laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) et l'ESRF 14 ( * ) (Synchrotron 15 ( * ) ).
Figure n° 3 : Institutions innovantes au fondement du campus grenoblois GIANT
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GIANT compte des institutions hautement innovantes du monde de l'enseignement supérieur, des grandes institutions de recherche française et des laboratoires européens. L'enseignement supérieur : - Grenoble Ecole de Management (GEM) ; - Grenoble INP (Institut Polytechnique de Grenoble) - l'Université Joseph Fourier (UJF) Instituts de recherche française : - le Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) - le Centre National de Recherche Scientifique (CNRS) Laboratoires européens : - EMBL pour la biologie moléculaire (European Molecular Biology Laboratory) - La source de lumière de l'ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) - La source de neutrons de l'ILL (Institut Laue-Langevin) |
Source : GIANT
* 3 Il a le statut de société civile régie par une convention intergouvernementale.
* 4 Cf. La convention du 19 juillet 1974 entre la République française, la République fédérale d'Allemagne et le Gouvernement du Royaume-Uni concernait l'adhésion de ce dernier à la société civile ILL.
* 5 Source : ILL.
* 6 Si les sources à spallation permettent un fonctionnement pulsé de la source, celles-ci sont moins performantes qu'un réacteur comme l'ILL, en termes de flux total de neutrons.
* 7 Le statut d'institut de service est largement utilisé dans les très grandes infrastructures de recherche nationales et européennes. L'ILL a été la première infrastructure à mettre en place le concept. Il signifie que des personnels scientifiques et techniques de l'infrastructure se consacrent à l'accueil et à l'accompagnement des équipes de recherche ayant été sélectionnées pour des expériences, pour leur permettre d'utiliser, au mieux et dans les conditions de sûreté requises, l'infrastructure de recherche. Il en va de même pour les équipes de R&D industrielle qui peuvent trouver à l'ILL l'expertise scientifique et technique dans le domaine de la neutronique.
* 8 Une expérience sur deux environ est retenue.
* 9 La durée de vie d'un réacteur est liée au vieillissement des structures soumises au « bombardement » (au flux) par les neutrons, en particulier la cuve du réacteur. Sur les centrales de production, cette cuve ne peut pas être remplacée.
* 10 i.e. par emballement de la réaction de fission
* 11 Source : ILL.
* 12 La divergence nucléaire est le démarrage du processus de réaction nucléaire en chaîne dans un réacteur nucléaire.
* 13 Grenoble Innovation for Advanced New Technologies.
* 14 European Synchrotron Radiation Facility.
* 15 Instrument électromagnétique destiné à l'accélération à haute énergie de particules élémentaires.