Le projet Raphael

Le contexte

Raphael - ReActor for Process heat, Hydrogen And ELectricity generation – est un projet de coopération internationale du 6e PCRD de la Commission européenne auquel participe l’IRSN. Poursuivant les travaux entamés par plusieurs projets moins importants soutenus par l'UE depuis 1998, le projet Raphael a débuté le 15 avril 2005 pour quatre ans. Il avait pour objet de réaliser des actions de recherche et développement en support à la conception d’un système innovant de fission nucléaire pour la prochaine génération IV de réacteurs nucléaires, le réacteur à très haute température (VHTR, Very High Temperature Reactor). La technologie VHTR, concept évolutionnaire de la technologie HTR, permettrait de produire non seulement de l’électricité mais aussi de la chaleur industrielle et de l’hydrogène, sans émission de CO₂. Il pourrait servir à l’industrie chimique, au dessalement de l’eau de mer ou encore au chauffage urbain.

Coordonné par Areva NP, le projet a rassemblé trente cinq organismes, issus de dix pays européens, impliqués dans les réacteurs à haute température : industriels, exploitants, universités, organismes de recherche.

Les objectifs

Les principaux objectifs du projet Raphael étaient de :

L’organisation du projet

Le projet était divisé en huit sous-projets : physique des cœurs HTR et thermodynamique, technologie du combustible, aval du cycle du combustible, développement de matériaux, développement des composants, sûreté, intégration du système et gestion du projet.

L’IRSN s'est impliqué dans quatre thématiques :

Pour l’essentiel, l’IRSN était impliqué dans des thématiques pertinentes pour d’autres concepts de réacteurs, par exemple les réacteurs à neutrons rapides refroidis à gaz.

Par ailleurs, l’IRSN a participé aux trois réunions du Safety Advisory Group créé pour appuyer les acteurs du projet Raphael dans les orientations à retenir : le SAG rassemble un certain nombre d’experts dont certains font partie d’autorités de sûreté ou d’appui à des autorités de sûreté (IRSN, US NRC, NNR en Afrique du Sud, ...).

Les résultats et perspectives

La majorité des actions du projet Raphael se sont terminées en 2010, un délai supplémentaire d’un an ayant été accordé à tous les sous-projets sauf un, compte tenu de retard dans la disponibilité de résultats expérimentaux.

Prenant la suite de Raphael, le projet européen Europairs (End-User Requirements fOr industrial Process heat Application with Innovative nuclear Reactors for Sustainable energy supply), achevé fin 2011, avait pour objectif de définir le cahier des charges et le programme de développement d’un démonstrateur VHTR couplé à un procédé industriel. Cette étape avait été définie dans la plateforme SNE-TP et a contribué à la poursuite des recherches sur la filière VHTR. L’IRSN avait postulé pour participer à certaines actions de ce nouveau projet.

Le projet Raphael a été l’occasion pour l’IRSN d’expérimenter dans le cas du combustible HTR des modèles de comportement des produits de fissions développés pour les REP. Il a permis également de faire le point sur les données disponibles concernant le comportement des produits de fission dans le circuit primaire. Ces études se sont également fondées sur la comparaison des résultats de l’essai d’irradiation HFR-EU1 réalisé dans le réacteur HFR de Petten avec des simulations numériques (outil MFPR et base Mephista). Les résultats sur ce point sont encourageants quant à l’utilisation des modèles REP, mais de nombreuses données physiques restent à acquérir : l’IRSN a émis des propositions à cet égard en vue de futures irradiations expérimentales. Le projet Raphael a également mis en évidence le manque de données précises concernant la diffusion de certains radionucléides au travers l’enveloppe du combustible HTR.

Concernant les calculs d’évolution du combustible, les résultats restent encore relativement dispersés. Le projet Archer donne l’occasion de progresser dans ce domaine.

Enfin, les discussions relatives à l’approche de sûreté ont permis d’appréhender, au contact des experts étrangers, les spécificités du concept telles que l’examen de l’efficacité des systèmes passifs ou encore la gestion du confinement.