Optimiser les combustibles nucléaires pour les réacteurs de nouvelle génération
En 2010, alors qu’Ericmoore Jossou étudiait à l’université dans le nord du Nigeria, les lumières clignotaient toute la journée, ne duraient parfois que quelques heures à la fois. Cette expérience frustrante a réaffirmé à Jossous la prise de conscience que l’approvisionnement énergétique sporadique du pays constituait un problème. C’était le début de son parcours vers l’ingénierie nucléaire.
En raison de la crise énergétique, je me suis dit que j’allais me retrouver dans une carrière qui me permettrait de développer des technologies énergétiques qui pourraient facilement être adaptées pour répondre aux besoins énergétiques du monde, y compris de mon propre pays, explique Jossou, professeur adjoint. dans un poste partagé entre les départements de science et d’ingénierie nucléaires (NSE), où se trouve le professeur John Clark Hardwick (1986), et de génie électrique et d’informatique.
Aujourd’hui, Jossou utilise des simulations informatiques pour la conception rationnelle de matériaux et le développement ciblé, assisté par l’IA, de matériaux de gainage et de combustibles pour les réacteurs nucléaires de nouvelle génération. En tant que l’un des professeurs partagés entre le MIT Schwarzman College of Computing et les départements du MIT, sa nomination reconnaît son engagement en faveur de l’informatique pour le climat et l’environnement.
Une éducation complète au Nigeria
Ayant grandi à Lagos, Jossou savait que l’éducation ne se limitait pas à la connaissance livresque, il était donc impatient de voyager et de découvrir d’autres cultures. Il a commencé dans son propre jardin en traversant le fleuve Niger et en s’inscrivant à l’Université Ahmadu Bello, dans le nord du Nigeria. Venir du sud était une éducation culturelle avec une langue différente et des aliments différents. C’est ici que Jossou a pu essayer pour la première fois d’aimer le tuwo shinkafa, une spécialité à base de riz du nord du Nigeria.
Après ses études de premier cycle, armé d’un baccalauréat en chimie, Jossou faisait partie d’une petite cohorte sélectionnée pour un programme de formation de maîtrise spécialisé financé par l’Institut de la Banque mondiale et la Banque africaine de développement. Le programme de l’Université africaine des sciences et technologies d’Abuja, au Nigeria, est une entreprise panafricaine dédiée à la formation des talents scientifiques locaux sur le continent. Des professeurs invités du monde entier ont donné des cours intensifs de trois semaines, une expérience qui donnait l’impression de boire dans une lance à incendie. Le programme a élargi les perspectives de Jossous et il a jeté son dévolu sur un programme de doctorat mettant l’accent sur les systèmes d’énergie propre.
Un pivot vers la science nucléaire
Lors de son séjour au Nigeria, Jossou a entendu parler du professeur Jerzy Szpunar de l’Université de Saskatchewan au Canada, qui recherchait un étudiant-chercheur pour explorer les combustibles et alliages destinés aux réacteurs nucléaires. Avant cela, Jossou était tiède sur l’énergie nucléaire, mais les recherches semblaient fascinantes. L’incident de Fukushima, au Japon, est récemment revenu dans le rétroviseur et Jossou se souvient de sa détermination initiale à résoudre la crise énergétique de son propre pays. Il a été convaincu par l’idée et a obtenu un doctorat de l’Université de la Saskatchewan grâce à une bourse internationale des doyens.
Les travaux postdoctoraux de Jossous ont enregistré un bref passage au Brookhaven National Laboratory en tant que scientifique. Il a sauté sur l’opportunité de rejoindre le MIT NSE afin de concrétiser son intérêt en matière de recherche et d’enseigner aux futurs ingénieurs. J’aimerais vraiment mener des recherches de pointe dans la conception de matériaux nucléaires et transmettre mes connaissances à la prochaine génération de scientifiques et d’ingénieurs. Il n’y a pas de meilleur endroit pour le faire qu’au MIT, déclare Jossou.
Fusionner la science des matériaux et la modélisation informatique
Les travaux de doctorat de Jossous sur la conception de combustibles nucléaires pour les réacteurs de nouvelle génération constituent la base des recherches que son laboratoire poursuit au MIT NSE. Les réacteurs nucléaires construits dans les années 1950 et 1960 font peau neuve en termes d’amélioration de la tolérance aux accidents. Les réacteurs ne se limitent pas non plus à un seul type : nous disposons de microréacteurs et envisageons désormais d’en utiliser des combustibles nucléaires métalliques, souligne Jossou. La diversité des options est suffisante pour occuper les chercheurs en testant des matériaux adaptés au gainage, au revêtement qui empêche la corrosion du combustible et la libération de produits de fission radioactifs dans le liquide de refroidissement environnant du réacteur.
L’équipe étudie également des combustibles qui améliorent l’efficacité de combustion, afin qu’ils puissent durer plus longtemps dans le réacteur. Une approche intéressante a consisté à immobiliser les bulles de gaz résultant du processus de fission, afin qu’elles ne se développent pas et ne dégradent pas le combustible.
Depuis qu’il a rejoint le MIT en juillet 2023, Jossou met en place un laboratoire qui optimise la composition des combustibles nucléaires tolérants aux accidents. Il s’appuie sur sa formation en science des matériaux et intègre des simulations informatiques et de l’intelligence artificielle.
Les simulations informatiques permettent aux chercheurs de restreindre le champ potentiel de candidats, optimisés pour des paramètres spécifiques, afin de pouvoir synthétiser uniquement les candidats les plus prometteurs en laboratoire. Et les capacités prédictives de l’IA guident les chercheurs sur la composition des matériaux à considérer ensuite. Nous ne dépendons plus du hasard pour choisir nos matériaux, notre laboratoire est basé sur une conception rationnelle des matériaux, dit Jossou, nous pouvons concevoir rapidement des combustibles nucléaires avancés.
Faire avancer les causes énergétiques en Afrique
Maintenant qu’il est au MIT, Jossou admet que le point de vue de l’extérieur est différent. Il a désormais une perspective différente sur ce dont l’Afrique a besoin pour relever certains de ses défis. Le point de départ pour résoudre nos problèmes n’est pas l’argent ; il faut commencer par des idées, dit-il, et trouver des personnes hautement qualifiées capables de réellement résoudre les problèmes. Ce travail consiste à ajouter de la valeur économique aux riches gammes de matières premières dont le continent dispose. Jossou est frustré que le Niger, un pays riche en matières premières pour l’uranium, ne dispose pas de ses propres réacteurs nucléaires. Elle expédie la majeure partie de son minerai en France. La voie à suivre consiste à trouver un moyen de raffiner ces matériaux en Afrique et de pouvoir également alimenter les industries de ce continent, explique Jossou.
Jossou est déterminé à faire sa part pour éliminer ces obstacles.
Ancrée dans le mentorat, la solution Jossous vise à former des talents venus d’Afrique dans son propre laboratoire. Il a demandé une subvention MIT Global Experiences MISTI pour faciliter les voyages et les études de recherche des scientifiques ghanéens. L’objectif est de mener des recherches dans nos installations et peut-être d’ajouter de la valeur aux matériaux indigènes, explique Jossou.
La valeur ajoutée a été un thème constant de la carrière de Jossous. Il se souvient avoir voulu devenir neurochirurgien après avoir lu Gifted Hands, ému par l’histoire personnelle de l’auteur Ben Carson. Cependant, à mesure que Jossou grandissait, il réalisa que devenir médecin n’était pas nécessairement ce qu’il souhaitait. Il cherchait plutôt à ajouter de la valeur. Ce que je voulais, c’était vraiment faire un métier qui me permette de résoudre un problème de société. Le problème sociétal d’une énergie propre et sûre pour tous est précisément ce sur quoi Jossou travaille aujourd’hui.