NAAREA : intégrer le cycle du combustible à sels fondus au développement et à l’industrialisation du micro-générateur XAMR®
NAAREA développe une technologie de réacteur à neutrons rapides utilisant un combustible liquide à sels fondus. Cette approche repose sur la maîtrise de l’ensemble du cycle du combustible, depuis la fabrication du sel jusqu’à son recyclage, en passant par le transport et la gestion des déchets. Pour structurer une filière dédiée, l’entreprise mobilise des expertises issues de la chimie, du génie des procédés, de la physique des réacteurs et de l’ingénierie nucléaire.
Une approche intégrée du cycle du combustible et des compétences associées
Le fonctionnement d’un réacteur à sels fondus implique une chaîne d’approvisionnement et de traitement spécifique, nécessitant des compétences techniques variées à chaque étape :
- Fabrication du sel caloporteur et du sel combustible
Cette étape mobilise des experts en chimie des sels fondus et en génie des procédés. Il s’agit de produire et purifier des sels spécifiques, comme le chlorure de sodium (NaCl), le chlorure de magnésium (MgCl₂) ou encore les mélanges impliquant des actinides comme le plutonium (Pu) et l’uranium (U) sous leur forme chlorures. NAAREA travaille également sur l’approvisionnement en chlore 37 (Cl-37), un isotope dont l’utilisation permet de réduire la présence de chlore 36 (Cl-36), une approche qui vise à limiter la production de déchets à vie longue tout en améliorant le rendement du réacteur.
- Transport et entreposage du combustible liquide
Cette phase requiert des compétences en ingénierie des matériaux, en sûreté nucléaire et en logistique du transport de matières radioactives. L’entreposage avant traitement des sels fondus impose des exigences particulières en raison de leur température résiduelle.
- Recyclage et gestion des sous-produits
Le recyclage du combustible implique des spécialistes du traitement pyro- et hydrométallurgique, capables d’extraire les éléments valorisables tout en gérant les déchets ultimes.
Afin de structurer et d’optimiser le cycle du combustible à sels fondus développé par NAAREA, David Lambertin, Directeur technique du Cycle du combustible, supervise plusieurs équipes stratégiques :
- Matière, sous la responsabilité d'Aline Dressler
- Transport, sous la responsabilité d'Eric Pernice
- Gaz et Déchets, sous la responsabilité d'Adrien Rooses
- Procédés Sels, sous la responsabilité de Samuel Appert
- Chimie, sous la responsabilité de David Lambertin
- Chef de projet combustible, Raphaele Neveu
Un laboratoire commun pour renforcer la recherche sur la chimie des sels fondus
NAAREA , le CNRS et l’Université Paris-Saclay ont créé un laboratoire commun dédié à la recherche sur la chimie des sels fondus : Innovation Molten Salt Lab (IMS Lab). Ce partenariat associe les expertises du Laboratoire de physique des 2 Infinis - Irène Joliot-Curie (IJCLab), l’un des principaux centres européens de recherche en physique nucléaire, et les compétences technologiques de NAAREA pour approfondir la compréhension et le développement des sels fondus appliqués aux réacteurs de 4ᵉ génération.
L’IMS Lab s’inscrit dans une dynamique de recherche appliquée en soutien au cycle du combustible développé par NAAREA. Il se concentre sur plusieurs axes stratégiques : la synthèse du sel combustible, le recyclage du sel combustible, la purification, la caractérisation des produits de fission ainsi que la modélisation moléculaire et les calculs thermodynamique. L’optimisation des conditions d’exploitation du micro-générateur XAMR® s’appuie également sur la connaissance de la chimie des sels et la maitrise du comportement des produits de fission, permettant d’affiner la conception et d’assurer la sureté du réacteur.
Les travaux du laboratoire sont menés en collaboration avec Sylvie Delpech et une équipe NAAREA de docteurs en chimie des sels fondus, tous issus de l’Université Paris-Saclay et ayant réalisé leurs thèses sur le sujet à Orsay. Cette expertise permet d’affiner les connaissances sur le comportement des sels.
L’IMS Lab dispose en outre d’équipements spécifiques pour mener des expérimentations, notamment des boîtes à gants permettant de travailler sur l’uranium, des techniques d’analyse avancées comme la diffraction des rayons X (DRX) et la spectrométrie ICP pour caractériser les sels, ainsi que des techniques électrochimiques.
Une expertise en lien avec les développements internationaux
NAAREA développe son expertise sur la chimie des sels fondus à travers des collaborations au Royaume-Uni, en Allemagne, en Belgique et aux États-Unis. Ces partenariats portent sur les sels combustibles, le comportement des matériaux, ainsi que les enjeux de sûreté et de réglementation spécifiques aux réacteurs à sels fondus. En parallèle, NAAREA participe aux échanges menés par l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) et l’Agence pour l’énergie nucléaire de l’OCDE (OCDE/NEA), qui contribuent à la structuration des cadres réglementaires et techniques de ces technologies au niveau international. Ces interactions renforcent la diffusion des connaissances et l’émergence de standards communs pour le développement des réacteurs à sels fondus.
Vers une structuration du cycle des combustibles à sels fondus
NAAREA s’engage dans la structuration d’une filière industrielle dédiée au cycle du combustible à sels fondus, intégrant la production, le transport, l’exploitation et le recyclage des sels. Cette démarche repose sur un ensemble de compétences complémentaires issues de la chimie, du génie des procédés, de la physique des réacteurs et de l’ingénierie nucléaire. L’IMS Lab, laboratoire commun avec le CNRS et l’Université Paris-Saclay, apporte une expertise essentielle sur la chimie des sels et leur optimisation pour une exploitation industrielle. En parallèle, les collaborations internationales et les échanges au sein des instances de référence contribuent à inscrire ces travaux dans une dynamique globale. En développant une approche intégrée du cycle du combustible, NAAREA pose les bases d’une filière structurée autour des réacteurs à sels fondus et de leur déploiement à l’échelle industrielle.
Photos : Laboratoire commun Innovation Molten Salt Lab (IMSLab) (Source : Lucille Pellerin / Agence Réa)
