Installations d'essai en circuit haute pression et haute température

À ses Laboratoires de Chalk River (LCR), les LNC disposent de plusieurs circuits haute température qui peuvent être utilisés pour étudier les processus chimiques qui se produisent à haute température dans les systèmes refroidis à l’eau. Ces études exigent que les conditions comme la température, la pression, le débit et la chimie de l’eau soient contrôlées avec précision, tandis que les réactions d’intérêt comme la corrosion des matériaux, le dépôt d’impuretés et d’autres réactions chimiques sont soigneusement mesurées, souvent dans des sections d’essai instrumentées.

Circuit H5

Le circuit H5 est un circuit haute température et haute pression conçu pour effectuer des essais de matériaux dans des conditions similaires à celles trouvées dans les circuits de caloporteur de nombreux réacteurs nucléaires refroidis à l’eau (solutions aqueuses monophasées à des températures ≤ 305 °C et des pressions ≤ 12 MPa). Le débit massique dans le circuit (0,1 à 2,0 kg/min) permet l’étude des processus de dégradation accentués par la pression, sans que l’exploitation du circuit fermé ne représente des coûts excessifs. Le circuit H5 est capable de maintenir un contrôle rigoureux de la chimie de la solution aqueuse au cours des essais. Sa capacité de fonctionnement sans surveillance pendant des périodes de plus d’une semaine permet la réalisation de longues expériences ininterrompues. Au cours de la décennie 2001-2010, le taux d’utilisation du circuit H5 a dépassé 60 pour cent pour l’exécution de 22 essais ayant des durées allant jusqu’à 227 jours.

Circuit CTL-1

Le circuit d’essai de composantes 1 (CTL-1) est une installation à eau lourde vierge (non tritiée) qui constitue un milieu d’essai de composantes améliorées destinées à être utilisées dans des réacteurs nucléaires. Historiquement, on l’a utilisé pour l’étude à échelle réelle de la pénétration des isotopes d’hydrogène dans les composantes des canaux de combustible des réacteurs CANDU®. Le liquide de refroidissement (caloporteur) à eau lourde est particulièrement important car il permet de détecter de faibles concentrations d’isotopes d’hydrogène (c.-à-d de deutérium) qui pénètrent dans les métaux en tant que sous-produits de réactions de corrosion. Le circuit est conçu pour fonctionner en continu pendant de longues périodes (par exemple, des centaines de jours) et il fonctionne dans des conditions s’apparentant à celles des circuits de caloporteur dans les réacteurs nucléaires refroidis (jusqu’à 14 MPa et 330 °C). Le circuit CTL-1 se compose d’un circuit principal avec un circuit de contournement. Les cinq circuits d’essais expérimentaux peuvent être exploités simultanément alors que deux d’entre eux ont des températures réduites. Quatre stations d’échantillonnage servant à exposer de petits échantillons qui peuvent être chargés et enlevés pendant que le circuit est en fonctionnement sont également disponibles.

Circuit H3

Le circuit H3 est un circuit radioactif à haute température et haute pression utilisé principalement pour étudier l’état de l’eau biphasée et monophasée en utilisant des méthodes de radiotraçage. Le circuit H3 est le seul établissement au Canada qui est utilisé pour mesurer les taux de dépôt et d’élimination des produits de corrosion à haute température dans de l’eau courante en utilisant des radiotraceurs. Le recours à un radiotraceur, comme le fer 59 ou le cobalt 60, permet aux expérimentateurs de mesurer le lien temporel entre le dépôt de matière dans la section de mesure et les conditions locales de fonctionnement. On peut ensuite déterminer l’effet de la modification des conditions locales, comme les changements touchant la chimie de l’eau ou les conditions thermohydrauliques, ainsi que la quantité de matière accumulée sur la zone d’intérêt. Cela peut être fait, sans arrêter le circuit H3, et faire une analyse destructrice de la section d’essai.

Circuit HTR

Le circuit de circulation en boucle à température élevée HTR est utilisé pour effectuer diverses études dans des conditions de circulation en boucle d’eau et de vapeur à haute température. Ce circuit est une installation à petite échelle qui peut être utilisée pour simuler un large éventail de conditions chimiques et de conditions de fonctionnement. Il peut fonctionner à une température allant jusqu’à 300 °C et une pression pouvant atteindre 10,3 MPa dans des conditions d’écoulement monophasé ou biphasé avec des débits de 0,5 à 100 kg/min. Le circuit peut recevoir une large gamme de sections d’essai spécialement conçues qui sont instrumentées conformément aux exigences de chaque expérience.