Débuts de l’électronucléaire
Production d’énergie électrique par centrales nucléaires

Les débuts de l’électronucléaire ont vu fleurir un très grand nombre de projets, combinant les différents matériaux possibles :

• matériaux fissiles : uranium (²³⁵U) et plutonium (²³⁵Pu) ;

• modérateurs : eau ordinaire (H₂O), eau lourde (D₂O) et graphite (C) ;

• matériaux fertiles : uranium (²³⁸U) et thorium (Th) ;

• caloporteurs : eau ordinaire, eau lourde, liquides organiques, dioxyde de carbone (CO₂), hélium (He), sodium (Na), plomb (Pb), mercure (Hg) ;

• matériaux de structure : béton précontraint, aciers au carbone, aciers inoxydables, notamment austénitiques et ferritiques, et alliages utilisés pour les gaines des combustibles, à base de Mg, de Zr ou d’aciers ;

• matériaux absorbants : bore, cadmium, hafnium, gadolinium, argent et indium.

Il en résulte théoriquement une centaine de familles de réacteurs, encore appelées filières, chaque filière étant caractérisée par une combinaison de matériaux fissiles et fertiles, de modérateur (ou d’absence de modérateur), et de caloporteur.

Aux débuts de l’exploitation de l’énergie nucléaire, les choix étaient dictés par les disponibilités des matières fissiles : dans les années 1940 aux États-Unis et au Canada, et 1950 en France et en Grande-Bretagne, seul l’uranium naturel étant disponible, les choix de modérateurs se portèrent vers des matériaux légers peu absorbants :

• le graphite (pile de Chicago en 1942, réacteurs de production de plutonium, puis réacteurs électrogènes anglais et français) ;

• l’eau lourde.

L’enrichissement de l’uranium naturel en ²³⁵U dans les usines de séparation isotopique et la production de plutonium dans les premiers réacteurs ont très largement ouvert les combinaisons possibles, et les années 1950 virent une floraison d’idées dans un « monde nucléaire » comportant encore plus de chercheurs que d’industriels. À côté de la poursuite du développement industriel des réacteurs à graphite et à eau lourde, de nombreux réacteurs furent construits soit pour disposer de sources importantes de neutrons, notamment pour tester le comportement...