Innovations dans les technologies nucléaires

Commission canadienne de sûreté nucléaire avec Parlons sciences
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8.5

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Cet article explique pourquoi le Canada est un chef de file dans le domaine des technologies nucléaires. 

Tu ne sais peut-être pas que le Canada est un chef de file mondial en technologie nucléaire depuis quelques décennies. Des Canadiens et Canadiennes ont mis au point le système de réacteur CANDU qui fournit de l’électricité à de nombreux foyers du pays. Le Canada fournit également au monde entier des radioisotopes pour le traitement du cancer et le diagnostic médical. 

Le savais-tu?

L’acronyme CANDU signifie CANada Deutérium Uranium.

Chaque jour, les scientifiques et les ingénieures, ingénieurs canadiens développent des utilisations innovantes de l’énergie nucléaire. Cet article porte sur deux d’entre elles.

Petits réacteurs modulaires

Les réacteurs nucléaires sont utilisés à diverses fins au Canada. Ils sont surtout connus pour la production d'électricité, mais les réacteurs nucléaires sont aussi utilisés en recherche, dans les essais de matériaux et en médecine.

Les réacteurs CANDU sont de gros dispositifs situés dans des centrales nucléaires. Le Canada compte 4 centrales nucléaires. Ces quatre centrales fournissent environ 15 % de l'électricité du Canada. La production d’électricité à l’aide de l’énergie nucléaire n’émet pas de gaz à effet de serre.

Centrales nucléaires du Canada

Centrale nucléaire

Province

Capacité de production (MW)

Nombre de réacteurs

Années de démarrage

Darlington

Ontario

3 512

4

1990-1993

Bruce

Ontario

6 610

8

1977-1987

Pickering

Ontario

3 244

6

1971-1986

Point Lepreau

Nouveau-Brunswick

705

1

1983

La centrale nucléaire de Bruce est située près de Kincardine, en Ontario
La centrale nucléaire de Bruce est située près de Kincardine, en Ontario (Source : CCSN).

Le savais-tu?

La centrale Bruce Power est l’une des plus grandes centrales nucléaires en activité dans le monde.

Les grandes centrales nucléaires fournissent de l’électricité à des millions de personnes. Mais elles ne peuvent pas être construites n’importe où. Elles doivent être situées près des populations qu’elles desservent. C’est pourquoi trois des quatre centrales nucléaires canadiennes se trouvent dans le sud de l’Ontario. Elles doivent aussi être situées près de grands plans d’eau, car leurs réacteurs sont refroidis à l’eau. C’est pourquoi les centrales nucléaires sont situées près d’un grand lac ou de l’océan. Même si on trouve un endroit convenable, un grand réacteur nucléaire n’est pas toujours une option réaliste. La construction d’un grand réacteur coûte des milliards de dollars et s’étend sur plusieurs années. Ces raisons font en sorte que les grands réacteurs ne sont pas une solution réaliste dans de nombreuses régions du Canada.

Mais qu’arriverait-il si les réacteurs étaient plus petits? Cette question a mené au développement d’un nouveau type de réacteurs, le petit réacteur modulaire (PRM). Le Canada joue un rôle de premier plan dans ce domaine.

Qu'est-ce qu'un petit réacteur modulaire? ( 48 s) de la Commission canadienne de sûreté nucléaire - CCSN (2020)

Les petits réacteurs modulaires

  • sont petits, tant sur le plan de la puissance que de la taille;
  • sont des réacteurs, ce qui signifie qu’ils utilisent la fission nucléaire pour produire de l’énergie;
  • sont modulaires, ce qui veut dire qu’ils sont préfabriqués en usine et expédiés là où ils seront exploités.

Comme leur nom l’indique, les PRM sont plus petits que les réacteurs nucléaires conventionnels. Un réacteur nucléaire de type CANDU produit environ 700 mégawatts électriques (MWé). Utilisant de nouvelles technologies de réacteur, les PRM peuvent produire de 10 à 300 MWé. Étant donné leur petite taille, ils peuvent être installés dans un plus grand nombre d’endroits et utilisés à de nouvelles fins.

Au Canada, les PRM pourraient être utiles pour :

  • Les provinces qui se débarrassent de leurs centrales électriques alimentées par des combustibles fossiles.
  • Les provinces dotées de petits réseaux électriques, comme la Saskatchewan.
  • Les localités éloignées sans réseau électrique. Beaucoup de ces localités utilisent actuellement le carburant diesel et les énergies renouvelables.
  • Les industries lourdes, telles que les industries pétrolière et minière. Les PRM pourraient fournir à ces industries une énergie fiable et propre.

Le Canada en est encore aux premières phases du développement des PRM. Pour en apprendre davantage sur les prochaines étapes, jette un coup d’œil au Plan d'action des petits réacteurs modulaires canadiens

Plan d’action canadien des petits réacteurs modulaires (2021) de Ressources naturelles Canada (1 min 28 s)

Nouvelles sources d’isotopes médicaux

La production d’isotopes médicaux est un deuxième domaine d’intérêt. Un isotope d’un élément est un atome dont le noyau contient le même nombre de protons que l’élément, mais un nombre différent de neutrons. Les isotopes de certains éléments sont instables. Les isotopes instables, aussi appelés radioisotopes, émettent des rayonnements à mesure qu’ils se désintègrent et cherchent à se stabiliser. Les radioisotopes sont utilisés pour établir des diagnostics et traiter des maladies comme le cancer.

Le savais-tu?

Le réacteur national de recherche expérimental a commencé à produire des radioisotopes en 1947. Il est situé à Chalk River, en Ontario.

La centrale nucléaire de Pickering produit le radioisotope cobalt-60 (Co-60) depuis 1971. Les réacteurs de Bruce Power et de la centrale nucléaire Darlington produisent eux aussi du Co-60, un des isotopes médicaux les plus utilisés dans le monde. L’isotope Co-60 émet des rayons gamma. Il est utilisé pour stériliser 40% des dispositifs médicaux partout dans le monde. Il est également utilisé en radiothérapie pour traiter des formes complexes de cancer, comme les tumeurs cérébrales.

Le savais-tu?

Environ 50 % du cobalt-60 produit dans le monde est produit en Ontario.

Le molybdène-99 (Mo-99) est un autre important isotope médical produit au Canada. Le Mo-99 se désintègre en technétium-99m (Tc-99m). Le Tc-99m représente plus de 80 % de l’imagerie médicale nucléaire dans le monde, ce qui en fait l’un des radioisotopes les plus utilisés au monde.

Le réacteur national de recherche universel (NRU) de Chalk River a produit du Mo-99 de 1970 à 2016. Après la décision de ne pas moderniser le réacteur, il a été arrêté en 2018. La perte de ce réacteur de recherche a laissé un grand vide dans la production de Mo-99.

Rassemblement du personnel à l’occasion du 60e anniversaire du réacteur NRU, en 2017
Rassemblement du personnel à l’occasion du 60e anniversaire du réacteur NRU, en 2017 (Source : Gouvernement du Canada). Le savais-tu?

Le savais-tu?

À son apogée, le réacteur NRU produisait 40 % de la production mondiale d'isotopes médicaux.

Après l’arrêt du réacteur NRU, le Conseil canadien des isotopes nucléaires (CNIC) et l’Institut des isotopes médicaux avancés (IAMI) ont été fondés. Ces organisations soutiennent le leadership et l’innovation du Canada dans le domaine des isotopes médicaux. L’IAMI exercera ses activités à partir du laboratoire TRIUMF en Colombie-Britannique. Le laboratoire TRIUMF abrite le plus grand cyclotron du monde. Un cyclotron est un type d’accélérateur de particules. Les scientifiques du TRIUMF utilisent le cyclotron plutôt qu’un réacteur nucléaire pour produire du Tc-99m.

Des réacteurs commerciaux sont également développés pour combler le vide causé par l’arrêt du réacteur RNU. La centrale nucléaire de Darlington sera la première grande centrale nucléaire commerciale au monde à produire du Mo-99.

Le savais-tu?

La Commission canadienne de sûreté nucléaire réglemente toutes les activités associées à l’énergie nucléaire au Canada.

En conclusion

La technologie nucléaire continue de jouer un rôle important dans la résolution des problèmes de notre monde. L’industrie nucléaire canadienne est au tout premier rang de ces efforts afin de fournir, à partir de réacteurs nucléaires, une électricité propre et sécuritaire ainsi que des isotopes médicaux pouvant sauver des vies humaines.

Parlons sciences remercie la Commission canadienne de sûreté nucléaire pour son travail et sa contribution à l’élaboration de ce document d’information.

Logo du gouvernement du Canada
Logo du gouvernement du Canada

La Commission canadienne de sûreté nucléaire réglemente l’utilisation de l’énergie et des matières nucléaires afin de préserver la santé, la sûreté et la sécurité, de protéger l'environnement, de respecter les engagements internationaux du Canada à l'égard de l'utilisation pacifique de l'énergie nucléaire, et d’informer objectivement le public sur les plans scientifique ou technique ou en ce qui concerne la réglementation du domaine de l’énergie nucléaire.https://nuclearsafety.gc.ca/fra/index.cfm

 

En savoir plus

Petits réacteurs modulaires
Cette page avec vidéo (2 min 11 s) explique le fonctionnement et les utilisations des PRM.

Introduction à la médecine nucléaire

Cette vidéo (3 min 5 s) de l’Association de médecine nucléaire présente les utilisations de radio-isotopes en médecine.

Technologues en médecine nucléaire 

Cette vidéo (5 min 9 s) du CHU de Quebec présente le métier de technologues en médecine nucléaire.

Utilisations industrielles des technologies nucléaires

Vidéo (2 min 7 s) sur les utilisations en industrie de l’énergie et autres technologies nucléaires de la Commission canadienne de sûreté nucléaire.

Références

Atomic Energy of Canada Ltd. (n.d.). Medical Isotopes. Science & Technology.

Atomic Energy of Canada Ltd. (n.d.). Small Modular Reactors. Science & Technology.

Bruce Power. (n.d.). Isotopes and Medical Innovation. Our projects and innovation.

Canadian Nuclear Association. (2020, Dec. 18). CNA Welcomes Small Modular Reactor Action Plan

Canadian Nuclear Association. (n.d.). How a nuclear reactor works.

Canadian Nuclear Association. (n.d.). Small Modular Reactors (SMRs).

Canadian Nuclear Isotope Council. (n.d.). Canadian Isotope Landscape.

Canadian Nuclear Laboratories. (n.d.). Small Modular Reactor Technology.

Canadian Nuclear Safety Commission. (2020). Small Modular Reactors. Reactors.

Natural Resources Canada. (2020). Uranium and nuclear power facts. Energy Facts.

Ontario Power Generation. (n.d.). The unseen wonders of nuclear power. Medical Isotopes.

World Nuclear Association. (May 2020). Radioisotopes in Medicine.

World Nuclear News. (2020, Sept. 25). Canadian firms make progress with radioisotope production.