Le réacteur CROCUS

Un réacteur à fission sur le campus

/webdav/site/lrs/shared/images/crocus1.jpg.jpeCROCUS est un réacteur nucléaire expérimental dit de puissance nulle, car la puissance maximale autorisée est limitée à 100 W. Il est destiné à l’enseignement et à la recherche en physique des réacteurs et en détection des rayonnements ionisants. L’exploitation à faible puissance présente ici un grand avantage : déjà quelques heures après l’arrêt du réacteur, il est possible d’approcher le coeur sans protection et sans risque, le niveau de radioactivité étant descendu à un niveau négligeable.

Le coeur a la forme approximative d’un cylindre de 60 cm de diamètre et de 1 m de hauteur.  Il est formé de 336 barres d’uranium oxyde enrichi à 1.8 %, entourées de 172 à 176 barres d’uranium métallique enrichi à 0.95 %. Les éléments d’uranium se présentent sous la forme de barres cylindriques gainées d’aluminum, qui sont maintenues verticalement dans la géométrie désirée par deux grilles distantes de 1 m. Le coeur est situé au centre de la cuve du réacteur dont le diamètre est de 1.3 m. De l’eau déminéralisée sert de modérateur et de réflecteur.

Le contrôle du réacteur (réalisation et maintien de l’état critique, changement de la puissance, etc) peut s’effectuer de deux manières différentes: (1) en ajustant la modération par variation du niveau d’eau et (2) par deux barres de contrôle. Les deux barres de contrôle contiennent un absorbeur de neutrons (carbure de bore) et s’insèrent dans le réseau d’uranium métallique par le haut. L’insertion de chaque barre dans le réacteur est réglable de manière continue. L’indication de puissance est donnée par quatre chaînes de mesure de flux neutronique. Ce dernier est mesuré par des détecteurs placés autour du coeur. Lors de la phase de démarrage, lorsque la cuve n’est qu’à moitié remplie, le flux de neutrons est si faible qu’il n’est pas mesurable. C’est pourquoi on introduit une source de neutrons sous le coeur ce qui permet de suivre l’augmentation du flux avant même que le réacteur ne soit critique.

L’enceinte blindée du réacteur, située au centre d’une zone controlée, occupe une surface de 6.5 m x 7 m sur une hauteur de 6.1 m. Le blindage est entièrement réalisé en béton, les murs ayant une épaisseur de 130 cm. Une porte pivotante, de même épaisseur, pesant 14 tonnes, permet l’accès du personnel à l’intérieur du réacteur. Un couvercle mobile de 50 tonnes, permet l’ouverture d’une trappe d’environ 2 m sur 3 au-dessus du coeur, pour effectuer des opérations de maintenance.

Comme toute installation nucléaire, CROCUS est au bénéfice d’une autorisation d’exploitation délivrée par le Conseil Fédéral. Celle-ci précise que le seuil de criticité du réacteur ne peut être atteint qu’à partir d’un niveau d’eau de 95 cm au moins. Cette condition fixe la limite de chargement du combustible. La deuxième prescription limite la puissance de fonctionnement à 100 W. Cette dernière condition est assurée par les systèmes de sécurité principaux, destinés à provoquer l’arrêt d’urgence du réacteur dès que la puissance dépasse 100 W. Ils sont constitués de 6 organes indépendants fonctionnant selon deux principes distincts:

  • le système des barres de sécurité (2 organes)
  • le système des vases d’expansion (4 organes)

L’effet d’un seul de ces organes suffit à arrêter le réacteur en moins d’une seconde. Les barres de sécurité sont sorties du coeur lors de la mise en service du réacteur. Elles sont maintenues en position haute par un embrayage magnétique. La disparition du courant d’alimentation de l’embrayage entraîne la chute libre des barres de sécurité Le système des vases d’expansion, quant à lui, permet d’abaisser le niveau d’eau de plus de 120 cm pour l’action d’un seul vase. La commande de ces dispositifs ainsi que toutes les mesures de contrôle, sont faites à double et par deux voies de sécurité indépendantes.