Première mondiale : une capsule imprimée en 3D testée sous irradiation
En janvier 2025, le laboratoire national d’Oak Ridge aux États-Unis a conçu et imprimé une capsule d’échantillon. Celle-ci a ensuite été testée avec succès au sein de son réacteur à isotopes à haut flux. Les perspectives qu’offre cette étude sont encourageantes pour l’avenir du nucléaire.
Alors que la fabrication additive prend une place de plus en plus importante dans de multiples secteurs industriels, elle commence également à progressivement faire son nid dans le nucléaire. Le laboratoire national d’Oak Ridge aux États-Unis a réalisé pour la première fois en janvier 2025 un essai d’impression 3D dans un réacteur de recherche. Un prototype de Rabbit Capsule, une capsule d’irradiation, a ainsi été conçu, imprimé et testé avec succès dans le réacteur à isotopes à haut flux (HFIR) du laboratoire. Les résultats de cette étude permettent d’imaginer un avenir, jusqu’ici limité, pour le domaine de la fabrication additive dans le secteur du nucléaire.
Impression 3D de la Rabbit Capsule
Les Rabbit Capsule sont des conteneurs conçus pour étudier et tester des matériaux au sein de réacteurs de recherche. Le laboratoire national d’Oak Ridge a fabriqué l’objet en question en acier inoxydable grâce à une imprimante 3D par fusion sur lit de poudre. Puis la capsule a été assemblée, chargée et scellée. Durant près d’un mois, elle a résisté avec succès aux effets de l’irradiation à flux élevé de neutrons du HFIR. « Il s’agit d’une étape importante vers la démonstration que la fabrication additive peut être utilisée pour développer et qualifier des composants spécialisés qui ne peuvent pas être usinés de manière conventionnelle », s’enthousiasme Richard Howard, chef de groupe pour l’ingénierie d’irradiation à l’ORNL.
Perspectives de l’étude
« Alors que nous démontrons la fiabilité de ces composants imprimés, nous envisageons un avenir où la fabrication additive pourrait devenir une pratique standard dans la production d’autres pièces critiques de réacteurs », a déclaré Ryan Dehoff, directeur de l’installation de démonstration de fabrication. La fabrication additive pourrait donc jouer un rôle notable dans le futur, d’autant plus dans le contexte de relance nucléaire avec la prolongation de durée de vie du parc en exploitation et la construction de nouveaux réacteurs. En effet, ce type de technologie permettrait de créer, personnaliser et qualifier des formes complexes plus rapidement et à moindre coût que les méthodes de fabrication traditionnelles pour des applications « critiques ».
Des analyses post-irradiation de la capsule vont être poursuivies par le laboratoire cet hiver. Mais l’équipe de recherche en charge de l’étude entrevoit déjà des perspectives prometteuses grâce à la flexibilité géométrique qu’offre l’impression 3D pour créer des conceptions plus complexes avec des caractéristiques uniques, qui sont difficiles à concevoir par les méthodes traditionnelles.■