Des labos américains impriment une cuve nucléaire avec trois robots

Trois bras robotisés encerclaient une coque métallique au Oak Ridge National Laboratory, faisant fondre du fil d'acier avec des arcs électriques et construisant une cuve couche après couche. La plateforme MedUSA a produit une cuve sous pression fermée d'environ trois pieds sur cinq, dans un alliage d'acier adapté aux applications nucléaires. L'ORNL et l'Idaho National Laboratory s'en servent désormais pour tester une nouvelle méthode de fabrication de gros équipements destinés aux réacteurs.

Le projet vise à résoudre un problème concret. Les grosses cuves sous pression sont traditionnellement fabriquées par forgeage, mais les capacités de forgeage aux États-Unis restent limitées, ce qui pourrait créer des difficultés d'approvisionnement pour les projets d'expansion du nucléaire américain. La fabrication additive par dépôt de fil et arc électrique — une impression 3D qui injecte du fil métallique en fusion dans une structure — pourrait offrir aux fabricants une autre manière de produire ces gros composants.

L'impression de la cuve n'est que le premier obstacle. Les cuves sous pression doivent conserver leur intégrité structurelle sous une pression et une chaleur extrêmes, ainsi que dans des conditions d'exploitation difficiles. L'ORNL et l'INL veulent associer la plateforme robotisée à l'ingénierie numérique et à la surveillance en temps réel, afin de suivre la forme et les propriétés des matériaux d'un composant pendant sa fabrication.

Leur objectif est une cuve sous pression « qualifiée dès sa fabrication » : une cuve dont les données de production aident les ingénieurs à déterminer si elle respecte les exigences de performance avant la fin du processus de fabrication. Jorgen Rufner, responsable du groupe de fabrication avancée de l'INL, a déclaré que les équipes voulaient évaluer les performances d'un composant au fur et à mesure de sa production, tandis que le chercheur de l'ORNL Patxi Fernandez-Zelaia a décrit l'objectif comme l'évaluation de l'aptitude d'une pièce à être utilisée dans des environnements extrêmes à partir des données recueillies pendant l'impression.

Qu'est-ce que cela change concrètement ? Si cette approche se montre fiable, les concepteurs de réacteurs pourraient disposer d'une autre option de fabrication nationale pour de gros composants métalliques à haute intégrité, ce qui pourrait réduire une contrainte d'approvisionnement. Les mêmes méthodes pourraient également être utilisées dans le raffinage chimique, les secteurs pétrolier et gazier, la défense et l'aérospatiale. Pour l'instant, il s'agit d'une cuve de démonstration, et non d'un composant autorisé à être utilisé : les laboratoires doivent encore démontrer que les pièces imprimées peuvent satisfaire aux exigences nucléaires strictes et résister à des années de fonctionnement.