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Auteur(s)
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Jean-Louis NIGON : Ingénieur de l’École Polytechnique - COGEMA – Directeur Adjoint Recherche et Développement - Professeur associé au Conservatoire National des Arts et Métiers
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Gérard LE BASTARD : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique de Poitiers - COGEMA – Directeur de la Business Unit Recyclage - MELOX – Président Directeur Général
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le premier réacteur ayant produit de l’électricité (en 1951) est EBR-1, réacteur à neutrons rapides américain (Idaho).
La caractéristique la plus attrayante des réacteurs à neutrons rapides, du point de vue prospectif des ressources en énergie, est leur capacité à régénérer, voire surgénérer, la matière fissile, et ainsi, à utiliser tout l’uranium extrait de la mine (via la conversion de l’uranium 238 en plutonium).
Le spectre d’énergie des neutrons dans le cœur de tels réacteurs doit être « rapide », ce qui interdit l’usage de corps légers contenant de l’hydrogène ou du carbone. Les réacteurs actuels sont refroidis par des métaux liquides, généralement du sodium. Il en résulte pour le combustible des contraintes fonctionnelles et technologiques qui rejaillissent sur sa conception et sa fabrication.
On est loin de la maturité industrielle des réacteurs à neutrons rapides (RNR), leurs caractéristiques et leurs combustibles sont appelés à évoluer ; la prise en compte d’objectifs liés à la réduction de l’inventaire des actinides peut en outre conduire à la définition de produits très nouveaux.
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5. Travaux de développement et travaux étrangers
5.1 Objectifs nouveaux de recherche et développement
Les études et réflexions prospectives foisonnent, les concepts de réacteurs futurs sont jugés par rapport à quelques critères simples :
-
durabilité (sustainability en anglais) ;
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économie ;
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sûreté ;
-
environnement et déchets ;
-
prolifération.
Les réacteurs à neutrons rapides, à l’aune de ces critères, disposent d’avantages certains :
-
préservation des ressources en uranium ;
-
fonctionnement à température élevée, donc rendements élevés ;
-
relativement faible production d’actinides mineurs et surtout, aptitude à les brûler.
Les orientations de recherches consistent simultanément à maximiser les bénéfices ci-dessus, à rechercher les coûts minimaux et à accroître l’acceptation du public.
Les principales orientations sont les suivantes :
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réacteurs rapides refroidis au gaz, vus comme une évolution des HTR (réacteurs à haute température) ;
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réacteurs rapides refroidis par métal liquide, sodium, plomb ou eutectique plomb-bismuth ;
-
pour les éléments combustibles :
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combustibles oxydes,
-
particules de type HTR,
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carbures,
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nitrures,
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ou encore, combustibles métalliques ;
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-
composites céramiques ou métal-céramique servant de support à des radionucléides à vie longue principalement actinides mineurs, que l’on souhaiterait incinérer.
En France, les irradiations expérimentales seront poursuivies dans le réacteur Phénix en vue de caractériser les matériaux de structure envisagés pour le futur, et de confirmer la faisabilité de cibles d’incinération d’actinides mineurs. Simultanément la technologie de fabrication de tels éléments fait l’objet d’études préliminaires, il faut en effet envisager de travailler en cellules blindées pour assurer une protection adéquate contre les rayonnements gamma (américium) et neutrons (curium) plus intenses de plus d’un ordre de grandeur que pour les combustibles usuels.
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