Vous avez devant vous le réacteur expérimental à énergie nulle (Zero Energy Experimental Pile [ZEEP]).
Le ZEEP était un réacteur nucléaire à assemblage critique et à énergie nulle construit aux Laboratoires de Chalk River dans les années 40 pour mener des expériences en physique des réacteurs. Le réacteur a d’abord atteint sa masse critique le 5 sept. 1945 et est ainsi devenu la première réaction en chaîne nucléaire contrôlée construite à l’extérieur des États-Unis.
Le ZEEP était un événement marquant de l’histoire nucléaire mondiale, contribuant ultérieurement de bien des façons à la science et à la technologie au Canada et dans le monde – y compris la production de données essentielles requises pour concevoir et exploiter le réacteur Recherche nationale expérimentale (National Research Experimental [NRX]), qui a d’abord atteint la masse critique en 1947, et les futurs réacteurs à eau lourde pressurisée.
Le ZEEP serait fermé le 27 juillet 1970 et complètement déclassé en 1997.
Ce modèle est né du projet SEED 2022-2023, cherchant à partager la riche histoire nucléaire du Canada en capturant des modèles physiques et numériques des réacteurs canadiens emblématiques. Il a été créé au moyen de l’impression 3D et des matériaux de fournisseurs de modélisation artistique.
L’équipe qui y a travaillé comptait Anil Prasad et Luke Yaraskavitch, Combustibles avancés et physique des réacteurs, Brittany Saurette et Kurt Jensen, Développement d’équipement mécanique, et Morgan Brown, chercheur émérite, Thermohydraulique et analyse de sûreté. Le modèle a été construit par Kurt Jensen.
Faits saillants du modèle ZEEP et « œufs de Pâques »
La saleté sous le réacteur est modélisée en fonction de ce qu’on a vraiment trouvé à cet endroit, enregistré dans un journal de forage. À partir de 0 jusqu’à 3,4 m sous la surface, il y avait du sable jaune-brun pâle et, à partir de 3,4 m, il y avait du gneiss de graphite ou roc.
En fonction des dessins d’étude du panneau de commande, les indicateurs qui auraient été allumés en cours d’exploitation ont été identifiés et, dans la mesure du possible, illuminés sur le modèle du ZEEP.
L’eau dans la cuve de calandre du modèle a été versée à une hauteur équivalant à environ 165 cm. Il s’agit-là des hauteurs du modérateur essentielles utilisées pour les expériences sur les crayons combustibles du ZEEP.
Le haut du réacteur (Top of Reactor [TOR]) a été modélisé avec deux scientifiques accroupis, montrant les crayons combustibles. Cette expérience renvoie au timbre commémoratif produit par la Société pour la préservation du patrimoine nucléaire du Canada en 2020 présentant les chercheurs Bill Dickerson et Dave Hone. Les membres de l’équipe de projet ont agi comme modèles pour la capture d’image.
La configuration en réseau du modèle est fondée sur un réseau réel que le réacteur ZEEP aurait utilisée.
Divers modèles et publications externes offraient des renseignements contradictoires sur la configuration du blindage. Apparemment, il y avait une époque où des réservoirs d’eau et un blindage biologique en béton étaient utilisés en même temps. Cependant, la meilleure configuration documentée (la configuration finale) a été choisie pour le modèle – la reconfiguration du blindage de 1956, sans réservoirs d’eau.
ZEEP comme réacteur « parent »
Considéré par certains comme « The Little Reactor that Could » (Le petit réacteur aux grands pouvoirs), le ZEEP n’était pas un réacteur haute puissance comme son successeur, le NRX. Cependant, il ne faut pas confondre « puissance » et « utilité » parce ces deux réacteurs ont été conçus pour des objectifs bien différents.
Le NRX a été utilisé pour la production d’isotopes, la mise à l’essai de la performance de carburants et de matériaux et la production de neutrons pour les lignes de faisceaux – ce que permettait la puissance plus élevée, une configuration fixe étant exigée. Le ZEEP, par contre, a été construit comme expérience reconfigurable, ainsi qu’instrument de physique nucléaire très sensible, qui offrirait des intuitions sur la physique qui permettait l’exploitation du NRX.
En plus de créer les fondements de physique nucléaire du NRX, le ZEEP s’est aussi avéré le parent du réacteur ZED-2, qui fonctionne toujours aux Laboratoires de Chalk River depuis sa mise en service en 1960.
Le ZED-2 était d’abord appelé Z-2, ce qui signifiait ZEEP-2, mais est devenu au fil du temps ZED-2 (Zero Energy Deuterium ou Deutérium à énergie nulle en français). Certains disent que le nom « ZED-2 » avait pour objectif de souligner la prononciation canadienne de la lettre Z aussi.
La conception du ZEEP, c.-à-d.l’utilisation d’uranium naturel, a été transmise à ses descendants jusqu’aux réacteurs CANDU actuels, y compris les ZED-2, NRX et Recherche nationale universelle (National Research Universal [NRU]) pendant les premiers sept ans de son exploitation avant qu’on le convertisse pour utilisation de carburant enrichi en 1964.
Statistiques du ZEEP :
- Modérateur : eau lourde
- Réflecteur : graphite
- Carburant : divers : uranium naturel, plutonium, uranium enrichi sous forme de métal et d’oxyde
- Puissance maximale (chaleur) : 30 W
- Flux de neutrons maximal : 108 n/cm2/s (max.)
- Taille du cœur maximale : 200 cm diamètre, max. 250 cm hauteur.
En savoir plus :
- « Le 75e anniversaire du ZEEP» de la Société pour la préservation du patrimoine nucléaire du Canada offre une explication approfondie du « pourquoi » et du « comment » le ZEEP a été construit.
- « ZEEP: The Little Reactor that Could» (en anglais seulement) de R.E. Green et de Okazaki pour le bulletin de la Société Nucléaire Canadienne, volume 16, no 3, automne 1995 qui présente l’exploitation du ZEEP et bien d’autres réalisations.
