Le rôle des laboratoires nucléaires canadiens dans la recherche et le développement du Canada

Partenariats internationaux et soutien à l'exportation CANDU

La technologie CANDU a prospéré à l'échelle internationale grâce à l'éthique collaborative et à l'expertise technique de CNL. Le laboratoire maintient des accords bilatéraux actifs avec des centres de recherche nucléaire en Corée du Sud, en Roumanie, en Argentine et en Chine. Par exemple, le programme conjoint de CNL , avec l'Institut coréen de recherche sur l'énergie atomique (KAERI), a examiné les stratégies d'extension de la vie des unités de Wolsong CANDU-6, en mettant l'accent sur la surveillance de l'intégrité des tubes sous pression et l'évaluation de l'épaisseur de l'alimentation. En Roumanie, des experts de CNL ont aidé à l'achèvement de l'unité 2 de Cernavoda et appuient maintenant la rénovation de l'unité, y compris les mises à niveau numériques de contrôle et les mises à niveau d'atténuation des accidents graves.

Principales collaborations internationales

• Corée du Sud (KAERI)[: étude de l'extension de la durée de vie des unités de Wolsong, des tubes de pression et de la corrosion de l'alimentation.
• Roumanie: Soutien à l'achèvement de l'unité Cernavoda et rénovation continue avec des mises à niveau numériques.
• Argentine: optimisation opérationnelle CANDU‐6, améliorations de la sécurité et échanges de formation.
• Chine : Programmes de transfert de technologie pour le fonctionnement du CANDU‐6 et la recherche avancée sur le cycle du combustible.
• Projets de recherche coordonnés de l'AIEA: Données repères pour les codes de physique des réacteurs utilisés dans plus de 30 pays.

Remise en état et prolongation de la durée de vie : Maximiser la valeur des biens

La LNC fait partie intégrante de cet effort, fournissant la recherche et le développement sous-jacents qui appuient chaque décision de remplacement de composants. Le programme de conditionnement des tubes sous pression pour le service analyse les changements de matériaux induits par l'irradiation, prédiquant le moment où les tubes doivent être remplacés pour éviter une fracture fragile. Le système d'inspection et de remplacement du canal de carburant (FCIR) de la LNC a été prototype à Chalk River avant le déploiement industriel à Darlington et Bruce Power. De plus, la LNC évalue la gestion à long terme du vieillissement des générateurs de vapeur, des tuyaux d'alimentation et des structures internes des réacteurs, en utilisant souvent une maquette à grande échelle d'une calandre CANDU pour répéter des activités d'entretien critiques telles que les enlèvements en bout de ligne.

Domaines d'intérêt de la recherche sur le réaménagement

• Fitness pour le service des tubes de pression[: Évaluation des dommages causés par l'irradiation et planification de remplacement basée sur des modèles développés par la CNL.
• Système d'inspection et de remplacement des canaux de carburant (FCIR) : Prototype et soutien au déploiement à Darlington et Bruce Power.
• Gestion du vieillissement des générateurs de vapeur : Études d'intégrité à long terme et élaboration de stratégies de remplacement.
• Intégrité des conduites de carburant[: Surveillance et atténuation accélérées de la corrosion à l'aide de données sur la LNC.
• Calandria Mock-Up Testing: Répétation à grande échelle des activités d'entretien critiques pour réduire la durée de panne.

Infrastructure des sciences nucléaires : laboratoires et réacteurs d'essai

Le CNL s'engage à construire de nouvelles capacités.Le Centre de recherche sur les matériaux nucléaires avancés (CNRMR), en construction à Chalk River, attirera des chercheurs mondiaux dotés d'équipements d'irradiation et d'examen de pointe.Le réacteur ZED-2 à énergie nulle continue de fournir des données essentielles de criticité pour les cycles de combustible avancés et les conceptions de réacteurs. Le CNL tire également parti des partenariats avec le réacteur nucléaire McMaster et l'installation de test du combustible et du matériel du Collège militaire royal SLOWPOKE-2. Du côté du calcul, les grappes de calcul à haute performance CNL-2 effectuent des simulations de neutroniques à cœur complet en utilisant des codes Monte Carlo tels que le MCNP et des outils déterministes comme Dragon et CASMO. Le laboratoire est un développeur clé du code OpenMC open source, en collaboration avec le Laboratoire national d'Argonne pour le valider contre des repères CANDU.

Faits saillants de l'infrastructure

• Centre de recherche sur les matières nucléaires avancé (CRMAN) : Nouvelle installation d'irradiation et d'examen en construction à Chalk River.
• ZED-2 Réacteur: Expériences de criticité continues pour les cycles de carburant avancés et les concepts de RSM.
• McMaster Nuclear Reactor: Partenariat universitaire pour les essais d'irradiation des combustibles et la production d'isotopes.
• Clusters de calcul à haute performance: simulations de Monte Carlo et de neutronique déterministe pour l'analyse du réacteur.
• OpenMC Development: Validation du code neutronique Open-source pour les repères CANDU, co-développé avec Argonne.

Développement des effectifs et transfert des connaissances

Grâce à l'École d'été en sciences et technologie nucléaires et aux programmes d'éducation coopérative de la CNL avec des universités comme Ontario Tech, McMaster et l'Université de la Saskatchewan, le laboratoire forme la prochaine génération d'ingénieurs et de scientifiques nucléaires. Une part importante du personnel de la CNL est des experts reconnus à l'échelle internationale qui contribuent aux documents techniques de l'AIEA et qui servent aux comités nationaux et internationaux de normalisation. La CNL organise également le Symposium annuel sur les compétences dans le secteur nucléaire, qui réunit l'industrie, le gouvernement et les universités pour prévoir les besoins de la main-d'oeuvre.

Programmes d'éducation et de formation

• CNL École d'été en sciences et technologies nucléaires[: Formation intensive pour les étudiants universitaires en physique des réacteurs et matériaux.
• Programme d'éducation coopérative: Partenariats avec Ontario Tech, McMaster, Université de la Saskatchewan pour l'expérience pratique.
• Colloque sur les compétences du secteur nucléaire[ : Forum annuel pour la prévision de la main-d'oeuvre et la collaboration entre l'industrie et les universités.
• Programmes de mentorat[: Appariement formel de membres du personnel subalternes avec des concepteurs CANDU expérimentés pour le transfert tacite des connaissances.
• Contribution technique de l'AIEA[ : Le personnel de la CNL participe à l'élaboration de normes internationales et à des missions d'experts.

Désaffectation et assainissement de l'environnement

CNL’s responsibilities extend to the safe decommissioning of legacy CANDU prototypes and research reactors. At the Whiteshell site in Pinawa, Manitoba, the WR‑1 organic‑cooled reactor is being dismantled, providing real‑world experience in volumetric reduction of activated metals and graphite waste. The Nuclear Power Demonstration (NPD) reactor at Rolphton, Ontario—the first CANDU‑type unit to generate electricity—is undergoing in‑situ decommissioning, with CNL monitoring groundwater and conducting environmental assessments. Lessons learned from these projects feed directly into the design of modern CANDU refurbishment campaigns and the eventual decommissioning plans for commercial stations. CNL’s Environmental Remediation Directorate also addresses contaminated lands around Chalk River, employing advanced techniques such as phytoremediation and permeable reactive barriers to contain legacy contaminants. This holistic environmental stewardship reinforces public trust and ensures that CANDU’s nuclear legacy remains a positive one.

Projets de désaffectation

• WR‐1 Réacteur (Whiteshell): Démantèlement de réacteurs refroidis organiquement et réduction du volume de déchets par de nouvelles méthodes de segmentation.
• Réacteur NPD (Rolphton): Déclassement in situ de la première unité de type CANDU, avec surveillance à long terme des eaux souterraines.
• NRX et NRU (Chalk River) : Déclassement et gestion des déchets du réacteur historique, y compris la récupération du combustible usé.
• Chalk River Waste Management Area: Caractérisation et emballage des déchets de faible et moyenne activité destinés à être éliminés.
• Remédiation phytosanitaire et obstacles réactifs perméables : Réhabilitation environnementale des terres contaminées à l'aide de plantes et de matériaux réactifs.

Codes de la science réglementaire et de la sécurité

Le programme de recherche sur la sécurité-incendie du CNL (CNR) met à l'essai des revêtements de câbles et des enveloppes de protection dans des expériences de four qui simulent des conditions d'accident graves, fournissent les données qui sous-tendent les analyses de risques d'incendie. Lorsque de nouvelles normes internationales apparaissent, par exemple, les évaluations de la marge sismique, le CNL adapte ses tables de tremblements et ses plates-formes d'essai structurales pour simuler les réponses des bâtiments particuliers au CANDU. Il en résulte un cadre réglementaire à la fois prudent et réaliste, qui permet aux exploitants de gérer les risques sans conservatisme inutile qui gonflerait les coûts.

Contributions à la recherche en réglementation

• Craquage d'hydrogène retardé par pression-Tube[: Études mécanistes pour les évaluations d'intégrité et les stratégies de réparation.
• Feeder‐Flow‐Accelated Corrosion: Recherche de surveillance et d'atténuation qui alimente directement les exigences de la CCSN.
• Programme de recherche sur la sécurité des feux[: Essais de revêtement de câbles et d'enveloppes de protection pour les environnements d'accident graves.
• Évaluations de la marge sismique[: simulation de la réponse spécifique au bâtiment de CANDU à l'aide des installations d'essais structuraux de CNL.
• Évacuation de la barrière de confinement[ : Validation expérimentale du rendement du confinement pour les demandes de permis.

Contexte économique et politique

Le budget fédéral de 2023 a affecté un financement important au renouvellement de l'infrastructure de la CNL et au déploiement de la RMR, reconnaissant que l'énergie nucléaire fournit 15 % de l'électricité du pays et est essentielle pour atteindre des objectifs nets nuls. Le Cadre pancanadien sur la croissance propre et le changement climatique fait explicitement référence à l'innovation nucléaire comme pilier de la réduction des émissions. Les études d'impact économique de la CNL montrent que chaque dollar investi dans la R-D nucléaire génère environ 1,40 $ en PIB grâce aux redevances technologiques, aux entreprises dérivées et aux emplois à rémunération élevée.

Défis et critiques

Malgré les réalisations du CNL, le programme CANDU est confronté à des défis persistants. Les dépassements de coûts au cours de la rénovation ont attiré l'attention du public, certains critiques faisant valoir que la conception de l'eau lourde est intrinsèquement plus coûteuse que les réacteurs à eau légère. Le CNL répond à ces préoccupations en optimisant les séquences de construction et la modularisation—des vues tirées de ses maquettes à grande échelle et de simulations numériques à deux niveaux. La gestion des déchets à haute activité provenant du déclassement NRX/NRU demeure un sujet sensible; le CNL engage activement les communautés autochtones et les intervenants locaux par l'entremise du Conseil de gérance de l'environnement à élaborer des solutions consensuelles.

Orientations futures : le continuum CANDU-SMR

La stratégie Vision 2030 du laboratoire prévoit un campus de Chalk River qui sert de centre international pour le développement de réacteurs avancés, et qui sera complété par une initiative canadienne de neutrons qui fournirait des faisceaux de neutrons intenses pour la science des matériaux. Un projet concret est l'initiative du cycle avancé du combustible pour une énergie propre (AFCCE), qui examine comment les réacteurs CANDU peuvent brûler du combustible recyclé SMR pour fermer le cycle du combustible. Un autre est le concept du réacteur à eau lourde Gen‐IV, qui fonctionne dans des conditions d'eau supercritiques pour atteindre 45 % d'efficacité thermique, un bond au-delà de 33 % aujourd'hui.

Priorités de recherche stratégiques pour 2030 et au-delà

• Cycle de combustible avancé pour une énergie propre (AFCCE)[: Recyclage du combustible SMR dans les réacteurs CANDU pour réduire les déchets et améliorer l'utilisation de l'uranium.
• Réacteur d'eau lourdeGen‐IV: Conditions d'eau supercritiques pour une efficacité thermique de 45 %, étendant le potentiel thermodynamique de CANDU.
• Hydrogène Production à partir de chaleur de procédé nucléaire[: Développement d'une électrolyse à haute température pour un hydrogène propre.
• Initiative canadienne de neutrons : Développement de faisceaux de neutrons intenses pour la recherche en sciences des matériaux et en isotopes médicaux.
• Intégration CANDU-SMR[ : Concepts hybrides combinant les technologies CANDU et SMR pour la production d'électricité flexible et la production de chaleur de procédé.

Conclusion

Les laboratoires nucléaires canadiens demeurent le moteur intellectuel de la technologie CANDU, transformant les sciences fondamentales en énergie nucléaire plus sûre, plus efficace et plus durable. Des expériences précoces en eau lourde aux conceptions modernes de la RSM, les chercheurs de la CNL ont démontré à maintes reprises que les sciences du secteur public peuvent produire des résultats de calibre mondial. Grâce à la collaboration internationale, à des études rigoureuses de sûreté, à des cycles de pointe du combustible et à un engagement ferme en matière de responsabilité environnementale, la CNL veille à ce que les réacteurs CANDU, tant au pays qu'à l'étranger, continuent de fournir de l'électricité fiable et à faible teneur en carbone.