Les prix d’excellence des LNC

L’équipe des LNC chargée de la segmentation des réacteurs a pour mission de caractériser et de planifier le retrait de neuf réacteurs hérités d’EACL. La première calandre du NRX, qui a été retirée du NRX en 1953 et enterrée dans l’installation de gestion des déchets « A » des LCR, est incluse dans ce champ d’application. Cet objet était resté intact dans son monticule depuis son enterrement et son état n’avait pas été clairement défini. L’équipe chargée de la segmentation du réacteur a entrepris une campagne de caractérisation afin de mieux comprendre son état, son emplacement exact et le profil radionucléidique de ses matériaux et de son contenu, ce qui permettra d’élaborer de futures stratégies de segmentation et de planification des déchets pour cet objet hérité du passé. La caractérisation des déchets de la première calandre NRX (projet WMAX) a donné lieu à l’installation de trois colonnes montantes au-dessus de la calandre enfouie. Ces colonnes montantes ont permis aux outils développés en interne de découper et d’accéder aux parties internes de la calandre. Des échantillons et des vidéos ont été recueillis à l’intérieur de la calandre et ont été analysés et résumés dans un rapport de caractérisation des déchets. Le projet a permis de prendre des photos détaillées montrant les dommages subis par les tubes de calandre et de vérifier la présence de matériaux combustibles laissés sur place lors de l’accident du NRX en 1952. Les travaux de caractérisation de la calandre ont été achevés en mai 2023. S’appuyant sur les travaux de caractérisation, l’équipe a également mis au point une maquette grandeur nature de la calandre du réacteur NRX afin de préparer les futurs travaux de segmentation prévus. Cette conception a été réalisée par le service de développement des équipements mécaniques et fabriquée par l’équipe de fabrication sur place. La maquette a permis de tester avec succès les méthodes de segmentation, de définir les exigences en matière d’outillage et de gestion des sols. La réussite de la maquette a permis de vérifier l’efficacité de l’approche de segmentation, ce qui a permis de mettre au point une solution économique pour retirer en toute sécurité la calandre endommagée du réacteur, qui sera achevée dans les prochaines années.

Depuis 2016, les LNC ont considérablement amélioré leurs capacités de fabrication et d’essai de spécimens mécaniques à petite échelle pour répondre aux besoins des clients commerciaux nationaux et internationaux, augmentant ainsi ses revenus commerciaux. Les essais mécaniques à petite échelle impliquent la fabrication et l’essai d’échantillons dont la taille varie du millimètre au sous-millimètre. Les LNC disposent de plusieurs capacités de fabrication avancées, à savoir un broyeur à faisceau ionique focalisé (FIB) et un système d’ablation laser, qui sont personnalisés pour produire des échantillons miniatures de haute qualité à partir de composants de réacteurs irradiés. Les chercheurs des LNC ont mis au point un flux de travail basé sur le FIB pour fabriquer et tester des spécimens de traction de taille micrométrique présentant des caractéristiques microstructurales spécifiques, afin d’observer directement la déformation dans des matériaux anciens. Les résultats de ces expériences ont fourni des renseignements essentiels pour la modélisation de la prédiction de la durée de vie des entretoises et la résistance à la rupture des tubes de pression irradiés. L’équipe des LNC a utilisé cette technique sur des gaines de combustible résistant aux accidents (ATF) dans le cadre d’un projet financé par Global Nuclear Fuel (GNF)-Americas, une entreprise de GE-Hitachi. L’objectif consistait à caractériser mécaniquement un revêtement protecteur en céramique, d’une épaisseur de quelques microns seulement, et son interface avec un revêtement à base d’alliage de zirconium. Les résultats de cette étude ont été communiqués à la US Nuclear Regulatory Commission (US-NRC) par le client dans le cadre du processus de qualification des matériaux. Des expériences sur les essais de cisaillement des joints laminés de tubes de pression ont été développées pour répondre à un besoin de l’Ontario Power Generation (OPG) d’évaluer l’effet de l’absorption d’hydrogène sur l’intégrité mécanique du tube à pression au niveau des nervures des joints laminés. L’équipe des LNC a conçu une petite géométrie d’éprouvette de cisaillement adaptée à l’essai d’éprouvettes de tubes de pression de taille inférieure au millimètre. L’échantillon a été fabriqué par métallographie de précision et ablation laser. Les chercheurs des LNC ont travaillé en étroite collaboration avec un fournisseur international de systèmes d’essais mécaniques à méso-échelle afin de personnaliser les poignées d’essais de cisaillement pour les échantillons miniaturisés d’essais de cisaillement. Les premiers travaux de développement financés par l’OPG ont été réalisés sur le matériau du tube de pression non irradié en 2023, et les essais sur le matériau irradié ont été planifiés pour les années 2024-25.

Ce projet est l’aboutissement de plusieurs années de travaux intensifs de recherche et de développement (R et D) et marque la réussite de deux étapes du programme annuel de travail et de budget (PTBA) au cours des exercices 23/24 et 24/25. Les capacités de modélisation développées pour les petits réacteurs modulaires (PRM) et la suite de codes couplés permettront d’accélérer le développement et le déploiement des PRM. Les analyses inédites entreprises par cette équipe ont abouti au développement de capacités de modélisation uniques aux LNC qui facilitent l’exécution des analyses multi-physiques pour la modélisation des transitoires dans les PRM et les microréacteurs. Le développement d’une approche de modélisation intégrée dans trois disciplines (3D haute fidélité, DNF, thermohydraulique du système et neutronique) pour une capacité multi-physique a été réalisé dans le cadre de ce travail. En particulier, la capacité unique d’entreprendre des analyses de codes couplés à deux et trois voies pour simuler des scénarios normaux et transitoires pour les réacteurs refroidis au gaz (GCR) et les réacteurs à sels fondus (RSF). La voie vers des émissions nettes nulles nécessite des outils prédictifs innovants basés sur des principes mécanistes et des technologies novatrices pour obtenir des renseignements détaillés sur les aspects liés à l’écoulement et au transfert de chaleur des concepts de réacteurs non refroidis à l’eau. La modélisation DNF haute fidélité, ainsi que la thermohydraulique et la neutronique du système que l’on trouve dans la suite de codes couplés PMR Multiphysics, peuvent être appliquées pour évaluer la sûreté du réacteur et déterminer les expériences nécessaires, un paradigme qui peut être exploité pour obtenir des renseignements détaillés sur les domaines dans lesquels des données sont nécessaires et pour réduire le coût des expériences. L’expérience de modélisation acquise dans le cadre de ce projet a donné lieu à des travaux commerciaux de la part d’un fournisseur de réacteurs à sels fondus, Terrestrial Energy Canada Limited, dans le cadre du programme IRCN des LNC. Les capacités uniques développées aux LNC dans le cadre de ce projet ont donné lieu à des collaborations internationales fructueuses avec plusieurs partenaires, dont les Idaho National Laboratories et l’Oregon State University, dans le cadre du plan d’action nucléaire américano-canadien. Le développement de la suite de codes couplés pour la modélisation des transitoires dans les PRM, une première dans l’industrie des réacteurs avancés au Canada, a permis et continuera de permettre une meilleure compréhension de l’intégrité du cœur et de l’exploitation sûre des PRM au Canada.

Le système de détecteur de flux mobile (TFD) est un outil qu’EACL/LNC utilise pour la cartographie du flux du CANDU 6 depuis les années 1980. Cependant, avec la fermeture de Gentilly-2 et après l’achèvement d’une grande campagne de mesures en 2012 lors de la remise en état de Point Lepreau, il a été déterminé à l’origine qu’il y avait peu de clients pour de nouvelles campagnes de balayage. Avec le vieillissement des composants du système et le départ à la retraite du personnel expérimenté, la viabilité du système a été remise en question à la fin des années 2010. En 2021, l’OPG et Bruce Power ont tous deux contacté les LNC pour effectuer un contrôle de flux sur leurs unités nouvellement remises à neuf, en commençant par l’unité 3 de Darlington. L’OPG avait tenté de réaliser manuellement une cartographie de flux similaire avec ses propres instruments lors du redémarrage de l’unité 2, mais s’était heurtée à de nombreuses difficultés. L’intérêt renouvelé et la perspective de nouveaux clients ont ramené la capacité du TFD au rang de priorité des LNC. Cependant, les LNC ont dû reconstruire leurs capacités afin d’être prêts pour les campagnes de mesure pour les nouveaux clients de l’inclusion et de l’après-période. Cette équipe a été chargée de reconstruire la capacité du TFD des LNC et de mener les campagnes de mesure pour les nouveaux clients. Cela a nécessité un travail considérable pour étoffer l’équipe d’opérateurs du TFD, les former à l’utilisation des systèmes et remettre en état les composants vieillissants de l’équipement du TFD. En outre, l’équipe centrale a dû concevoir des systèmes de soutien pour coupler le TFD aux réacteurs et rendre le système prêt à être mis en service sur les sites, notamment en élaborant des plans de travail et des procédures d’essai, et en réalisant des essais du système. Un projet de mise à jour des systèmes électroniques et du logiciel d’exploitation a été lancé. L’équipe a travaillé avec diligence et a coopéré pour mener à bien cet effort considérable et remettre la capacité du TFD en service pour les clients des LNC. Cela a abouti à des campagnes de balayage de flux du TFD en mai/juin 2023 pour l’unité 3 de Darlington et en août 2023 pour l’unité 6 de Bruce lors de leur redémarrage après remise en état. En outre, des campagnes de balayage supplémentaires sont prévues à Point Lepreau (à partir de mars 2024 et pendant le reste de l’année en fonction du calendrier d’arrêt actuel) et à l’OPG Darlington pour effectuer des balayages après la remise en état de l’unité 1 de Darlington en septembre. Les clients font également appel aux LNC pour mener des campagnes de détection de flux pour les unités restantes de Darlington, Bruce et Pickering lors de leur remise en état. L’équipe étudie également d’autres possibilités d’activités et de nouvelles capacités du TFD, compte tenu de sa compréhension des capacités du TFD et de son expérience opérationnelle lors des dernières campagnes.

À la suite de l’examen annuel des programmes d’essais biologiques de routine dans l’ensemble de la division du déclassement des installations (DI), il a été déterminé que la majorité des programmes d’essais biologiques des employés comportaient une prévalence de tests surprescrits. Une équipe a examiné les échantillons d’essais biologiques pour le déclassement des installations et a identifié les différentes catégories d’employés au sein du département, a examiné toutes les données pour le déclassement et a identifié les différentes catégories d’employés au sein du service. Cet effort considérable pour organiser les données et analyser la situation a confirmé que, compte tenu du risque présent, le nombre d’essais biologiques était excessif. Forte de ces renseignements, l’équipe a ensuite consulté le service de dosimétrie interne pour s’assurer que les changements apportés étaient valables en termes de risque. Brittany a ensuite modifié toutes les catégories répertoriées dans le système de dosimétrie de l’entreprise et s’est assurée que les changements pertinents étaient appliqués. Après un examen détaillé avec la gestion de la radioprotection et la dosimétrie interne, des changements ont été mis en œuvre afin de réduire de manière importante le nombre de tests spécifiques pour le comptage pulmonaire et l’échantillonnage du plutonium. Ces changements ont permis de réduire le coût des essais et d’accroître l’efficacité en réduisant le nombre d’heures consacrées aux essais, soit 1686 heures-personnes économisées par an.

D’importants stocks de tritium se sont accumulés au Canada au cours des dernières décennies, en raison de l’activation de l’eau lourde dans les réacteurs CANDU®. Pendant toute la durée de vie de ces réacteurs, ainsi que des installations de traitement ou de recherche associées, le tritium a migré dans l’ensemble des bâtiments dans lesquels il a été utilisé; cela comprend également l’absorption du tritium en profondeur dans le béton de ces bâtiments. Étant donné que les techniques d’assainissement traditionnelles qui reposent sur le traitement de la contamination de surface ne seraient pas efficaces et que l’assainissement au tritium en profondeur avant la démolition est difficile et fait encore l’objet de recherches actives, des solutions alternatives reposant sur le maintien du tritium in-situ sont recherchées. Ce projet a permis de documenter l’achèvement de l’étape consistant à mener une étude de dynamique des fluides numérique (DNF) afin d’aider à la prise de décision concernant les stratégies de déclassement des installations nucléaires. L’étude portait sur le site B250 des laboratoires de Chalk River et visait à déterminer la quantité de tritium pouvant être laissée in situ sans compromettre la sécurité lors de la démolition à l’air libre. L’approche de la « démolition à ciel ouvert » entraîne le rejet dans l’atmosphère de matériaux présentant une contamination active au cours des activités de démolition, un risque qui doit être quantifié. L’une des difficultés de ce processus est que la dispersion autour des bâtiments est souvent assez difficile à caractériser, étant donné la complexité de la source d’émission et les bâtiments situés à proximité, qui donnent lieu à des profils de champ de vent alambiqués. Cela dépasse largement les capacités des outils de modélisation classiques, mais c’est quelque chose qui peut être réalisé avec des outils de modélisation plus fidèles comme la dynamique des fluides numérique (DNF). De nombreux bâtiments ayant contenu du tritium dans le passé devant être déclassés, si la démolition à l’air libre doit rester une option tout en laissant la contamination au tritium in situ, des outils avancés permettant de quantifier la dose reçue par les travailleurs doivent être évalués dans le cadre de la panoplie d’outils. Cette étude s’est concentrée sur la démonstration de la méthodologie d’application des DNF aux applications de déclassement pour l’évaluation des doses aux travailleurs, dans le but d’utiliser ces connaissances pour de futurs projets dans le cadre d’un ensemble d’outils d’analyse de la sécurité du déclassement. L’équipe a fait preuve d’un esprit d’initiative exceptionnel en allant au-delà des approches de modélisation traditionnelles, en explorant des simulations de haute fidélité pour relever les défis complexes de la dispersion du tritium, et l’application efficace des DNF dans ce contexte représente une nouvelle approche dans l’élaboration de la stratégie de déclassement, en particulier dans le contexte de la sûreté radiologique.

Lors de la mise hors service d’installations abritant des hottes de captation contaminées par des sels de perchlorate, les LNC ont reconnu la nécessité d’améliorer la procédure existante de test du perchlorate et de créer une norme de sécurité interne pour traiter les risques associés à la mise hors service et à l’entretien des hottes et des systèmes d’échappement associés contaminés par des sels de perchlorate. L’initiative d’élaborer et de mettre en œuvre cette nouvelle norme de sécurité a été menée par l’équipe de l’hygiène industrielle (HI). Pour la mise en œuvre à l’échelle de l’entreprise, le groupe IH Services a procédé à un examen approfondi de la documentation, y compris les directives réglementaires, les articles de recherche et les pratiques du secteur, et a entamé des discussions avec les groupes de parties prenantes internes et externes. Un groupe de travail interne aux LNC a été constitué et comprend des représentants des services de déclassement des installations, d’entretien, de radioprotection, de gestion des déchets, de santé et de sécurité au travail, ainsi que des spécialistes de la ligne de production. Hooman et Camille ont participé à de nombreux mois de discussions et ont répondu aux préoccupations opérationnelles et de sécurité soulevées au cours de ces discussions de travail. Ils ont présenté les critères de décision proposés pour l’évaluation des risques, les commentaires reçus et la stratégie d’échantillonnage et la méthodologie d’analyse de la contamination par le perchlorate. Ils ont réussi à établir une collaboration avec les parties prenantes internes pour finalement publier la norme en septembre 2023. Les améliorations apportées à l’évaluation des risques, à la stratégie d’échantillonnage et à la méthodologie d’analyse ont permis d’établir le cadre nécessaire à la réalisation d’activités de déclassement ou d’entretien des hottes de captation contaminées par le perchlorate ou de leurs systèmes d’aspiration, dans le cadre d’une approche axée sur la sécurité. Hooman et Camille prévoient de poursuivre leurs recherches et d’améliorer les stratégies d’échantillonnage et d’analyse par d’autres expériences en laboratoire et de soumettre des propositions en vue de publier un article décrivant tous les résultats dans le Journal of Occupational Safety and Health du NIOSH. Cet exercice devrait être terminé en octobre 2024.

L’équipe a fait preuve de dévouement, d’innovation et de capacité à résoudre les problèmes dans un délai serré et avec un budget limité pour mettre au point un banc d’essai unique de fatigue sous pression interne afin d’évaluer l’impact d’un revêtement sur le comportement à la fatigue d’une gaine de combustible. Cet appareil unique utilise des technologies de pointe qui, combinées, permettent de contrôler l’environnement d’essai pour mesurer la déformation de l’échantillon, les cycles jusqu’à la rupture par fatigue et la détection de la rupture par fatigue. Le test consistait à chauffer les spécimens à haute température (350 °C), à les pressuriser intérieurement avec une huile à une pression maximale de 50 MPa et à faire varier la pression interne à une fréquence de 1 Hz. Le banc d’essai de fatigue étant construit sur la base de l’appareil d’éclatement biaxial (BBA), deux défis majeurs devaient être relevés : la capacité de cycler la pression à un rythme rapide (1 Hz) et l’obtention d’une température suffisamment uniforme sur la section d’essai. Le taux de cyclage élevé de la pression a nécessité d’importantes activités de conception et d’essai pour s’assurer que le taux de cyclage pouvait être atteint, ainsi que pour s’assurer que le cyclage pouvait être maintenu de manière fiable pendant la longue durée des essais typiques. De même, l’obtention d’une température suffisamment uniforme sur la section d’essai a nécessité de nouveaux efforts de conception et d’essai, notamment pour garantir l’uniformité à la température élevée de 350 °C. Outre les nouveaux défis de conception, l’équipe a dû s’assurer que les essais pouvaient être réalisés en toute sécurité et que l’opérateur serait protégé de la température et de l’éclatement soudain des spécimens d’essai en cas de rupture par fatigue. Le développement de cette capacité élargit l’aptitude des LNC à effectuer l’examen post-irradiation (PIE) du combustible des réacteurs à eau légère (REL, qui devrait être utile pour la qualification et le soutien à l’autorisation des gaines de combustible tolérantes aux accidents.

Après une période de planification, de collaboration et de résolution de problèmes cruciaux, l’équipe multiorganisationnelle du Conseil de la recherche et de la productivité, du Centre de recherche sur l’énergie nucléaire de l’Université du Nouveau-Brunswick, de Bruce Power, de Russell A. Farrow Limited et des Laboratoires nucléaires canadiens a installé avec succès la sonde d’effusion d’hydrogène HEPro à l’unité 6 de Bruce Power. Le 3 août 2023, lors de la première tentative d’installation, il a été constaté que le diamètre extérieur de la conduite cible de l’unité 6 était plus grand que celui de toutes les installations précédentes dans d’autres réacteurs et que les connecteurs ne s’adaptaient pas. Rapidement, les connecteurs ont été reconçus et réusinés au Nouveau-Brunswick, expédiés en priorité à Bruce Power, et le personnel a été renvoyé à Bruce Power. Le 12 août 2023, la deuxième tentative d’installation s’est déroulée rapidement et avec succès dès le premier essai, les performances d’étanchéité étant nettement supérieures aux exigences de performance, ce qui a permis d’éviter le chemin critique de redémarrage du réacteur d’environ deux semaines. Le personnel des LNC, le personnel des sous-traitants des LNC (Conseil de la recherche et de la productivité, Centre de recherche sur l’énergie nucléaire de l’Université du Nouveau-Brunswick), le personnel de Bruce Power et le personnel des autres sous-traitants de Bruce Power (Sargent & Lundy, Globotech, Russel A. Farrow Limited), grâce à leur collaboration et à leur travail acharné, ont mené à bien cette tâche de manière sûre, précise et dans les délais impartis, dépassant ainsi les attentes du client.

Whiteshell Laboratories est situé sur les territoires du Traité 1 et du Traité 3. Il s’agit des terres traditionnelles de plusieurs Premières nations et d’une partie du territoire des Métis de la rivière Rouge. Les LNC ont déployé des efforts considérables pour établir des relations positives avec ces communautés autochtones. À travers des projets majeurs tels que l’évaluation environnementale WR-1, le Whiteshell Land Use End State et le programme de protection de l’environnement, il est clair qu’une stigmatisation négative existe dans l’esprit de la plupart des populations indigènes. Le groupe de personnes nommées a contribué collectivement à une augmentation substantielle des relations positives avec ces communautés et à un travail important qui a réduit la stigmatisation du site et de l’industrie nucléaire en général. Les réalisations notables de cette équipe au cours de l’exercice 2023/2024 comprennent de nombreuses présentations sur les plans de déclassement sûrs du WR-1 et des visites de l’installation, de nombreuses visites du site de Whiteshell, la reconnexion à la terre par l’intermédiaire de cérémonies et de prières, la collaboration sur les plans et les documents pour la restauration du site, la participation au programme de surveillance environnementale de Nigaan Aki et de nombreuses activités conjointes de surveillance environnementale de la communauté sur le site. L’équipe des LNC s’est investie dans l’apprentissage de la culture indigène et a approfondi ses connaissances en matière d’engagement tenant compte des traumatismes. Le travail de cette équipe s’est traduit par une réduction substantielle des impacts psychosociaux ressentis par les populations indigènes vivant à proximité du site.

En avril 2023, à la suite d’une évaluation du programme de protection contre l’incendie du site WL, ce dernier a été mis en état d’arrêt sûr. Le nouveau chef des pompiers de WL, Brent MacDonald, et l’équipe de protection contre les incendies de WL, soutenue par le programme de protection contre les incendies des LNC, ont mis en œuvre un plan de redressement d’une durée d’un an. Le plan de reprise comprenait :

• Réaligner l’organisation WL Fire Protection pour la séparer de l’organisation traditionnelle qui a été combinée avec l’équipe WL Security.
• Recruter une excellente équipe de gestionnaires et de pompiers.
• Établir un programme complet de formation et d’exercices pratiques qui respecte et dépasse les normes d’entreprise de la NFPA et des LNC.
• Procurer un nouvel équipement de lutte contre les incendies pour répondre aux normes modernes.
• Mise à jour d’environ 100 procédures et documents justificatifs.
• Mise en œuvre des mesures correctives durables pour remédier à de nombreuses non-conformités de longue date.

Le redressement exceptionnel effectué par l’ensemble de l’équipe au cours de l’année écoulée a permis à la WL de sortir de l’arrêt des activités avec un site plus fort, soutenu par des organisations plus compétentes en matière d’incendie, de sécurité et d’intervention d’urgence.

En avril 2023, à la suite d’une évaluation du programme de protection contre l’incendie du site WL, ce dernier a été mis en état d’arrêt sûr. Le nouveau chef des pompiers de WL, Brent MacDonald, et l’équipe de protection contre les incendies de WL, soutenue par le programme de protection contre les incendies des LNC, ont mis en œuvre un plan de redressement d’une durée d’un an. Le plan de reprise comprenait :

• Réaligner l’organisation WL Fire Protection pour la séparer de l’organisation traditionnelle qui a été combinée avec l’équipe WL Security.
• Recruter une excellente équipe de gestionnaires et de pompiers.
• Établir un programme complet de formation et d’exercices pratiques qui respecte et dépasse les normes d’entreprise de la NFPA et des LNC.
• Procurer un nouvel équipement de lutte contre les incendies pour répondre aux normes modernes.
• Mise à jour d’environ 100 procédures et documents justificatifs.
• Mise en œuvre des mesures correctives durables pour remédier à de nombreuses non-conformités de longue date.

Le redressement exceptionnel effectué par l’ensemble de l’équipe au cours de l’année écoulée a permis à la WL de sortir de l’arrêt des activités avec un site plus fort, soutenu par des organisations plus compétentes en matière d’incendie, de sécurité et d’intervention d’urgence.