Les déchets forestiers pourraient-ils contribuer à la production d’énergie nucléaire propre? C’est la question que les chercheurs des Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC), de NanoTerraTech Advanced Materials Inc. (NanoTerraTech) et de l’Université de la Colombie-Britannique (UBC) explorent dans le cadre d’un partenariat de recherche collaboratif unique axé sur l’élaboration de biotechnologies durables.Matériaux à base de carbone destinés aux technologies nucléaires avancées, y compris les petits réacteurs modulaires (PRM).
La recherche souligne non seulement l’occasion de s’attaquer à l’abondance des déchets du sol forestier qui doivent être éliminés dans les forêts de la Colombie-Britannique dans le cadre de la prévention des incendies de forêt, mais elle offre une solution de rechange au brûlage. Il réduirait le besoin de graphite naturel ou synthétique extrait des combustibles fossiles. De plus, alors que la production d’énergie nucléaire au Canada (et dans le monde) est sur le point de croître, on espère que ces recherches novatrices démontreront comment la durabilité peut contribuer à ce qui est déjà une source d’énergie propre.
Professeur à la School of Engineering et directeur scientifique au centre CleanTech de l’UBC Okanagan, le Dr. Lukas Bichler, en collaboration avec des chercheurs de NanoTerraTech, a déjà mis au point un processus pour convertir les déchets du sol forestier en carbone solide, en particulier en biographite (une forme stable de carbone). Le processus comprend plusieurs étapes, y compris des traitements à haute pression et à haute température pour éliminer les composés volatils, puis la lixiviation acide/base pour éliminer les impuretés inorganiques. L’étape finale, consistant en un traitement à haute température et haute pression, transforme le carbone dérivé de la biomasse en graphite. Par conséquent, ce procédé novateur permet de séquestrer le carbone qui serait autrement libéré sous forme de gaz à effet de serre nocifs.
Maintenant, les chercheurs des Laboratoires Nucléaires Canadiens cherchent comment transformer ce graphite en matériau de qualité nucléaire à utiliser dans le combustible TRISO (isotrope tri-structurel) – reconnu pour ses caractéristiques de sécurité robustes et en cours d’élaboration pour plusieurs concepts de PRM et de microréacteur. L’accent est mis sur l’amélioration de la pureté de ce graphite, le rendant approprié pour les applications de combustible nucléaire. Les LNC travaillent également à son intégration dans les compacts de combustible de la TRISO, en tirant parti des capacités et de l’expertise du laboratoire nucléaire national du Canada.
« Les LNC sont de plus en plus déterminés à transformer la recherche novatrice en solutions concrètes, et elles souhaitent également savoir si cette technologie pourrait être commercialisée », a déclaré M. Anil Prasad, spécialiste des carburants au sein des LNC. « À l’heure actuelle, il n’y a pas d’approvisionnement solide en graphite de qualité nucléaire au Canada et ce partenariat est une occasion de tirer parti de la richesse des ressources naturelles du Canada et de l’excellence de la recherche pour bâtir une chaîne d’approvisionnement nucléaire compétitive et durable. »
Le partenariat de collaboration est financé dans le cadre du programme de recherche d’Accélération de MITACS, et une partie de la contribution des LNC au partenariat est appuyée par le Plan de travail fédéral sur les sciences et technologies nucléaires d’Énergie atomique du Canada limitée.
« En tirant parti de technologies de traitement novatrices, nous visons à réduire les niveaux d’impuretés, une caractéristique essentielle du combustible isotrope tri-structurel (TRISO) dont l’utilisation est envisagée dans les PRM et autres composants nucléaires. Ce projet permettra non seulement d’affiner nos méthodes de traitement thermique et chimique, mais aussi de fabriquer et de caractériser des compacts de combustible TRISO avec notre biographite, en veillant à ce que celui-ci réponde aux exigences rigoureuses des conceptions de réacteurs de la prochaine génération. »
– Scott Farhham, CTO, NanoTerraTech
« Ce projet fait le lien entre la science des matériaux de pointe et le développement de technologies propres. C’est une démonstration puissante de la façon dont la recherche interdisciplinaire peut fournir des solutions pratiques qui font progresser à la fois la durabilité et l’innovation énergétique. »
– Dr. Lukas Bichler, professeur à l’UBC Okanagan
