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RÉSUMÉ
Dans un monde où la filière nucléaire produit une part importante de l'énergie mondiale, on peut se demander quelles sont les évolutions à attendre de cette filière. Cet article décrit les contraintes de cette industrie, puis les différents projets en cours. Enfin des combinaisons des différentes filières, baptisées systèmes nucléaires, et issues pour certaines d'une collaboration internationale, sont présentées.
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Pierre BACHER : Directeur du traité Génie Nucléaire (Techniques de l’Ingénieur) - Ancien Directeur délégué de l’Équipement EDF
INTRODUCTION
Dans un premier article consacré aux filières nucléaires de production d’électricité Production d’énergie électrique par centrales nucléaires, nous avons décrit sommairement les différents types de centrales, caractérisés avant tout par le fluide caloporteur qui extrait l’énergie produite dans le réacteur nucléaire pour l’apporter au système de production d’électricité ; nous avons expliqué comment et pourquoi ont survécu quelques « filières » exploitant les technologies les plus simples et les plus économiques ; nous avons dressé un bilan du retour d’expérience, 30 ans après le début de l’énergie nucléaire commerciale, et donné un éclairage sur la durée de vie des centrales actuellement en service.
Le développement de l’énergie nucléaire dans les décennies à venir dépendra des objectifs poursuivis, des technologies disponibles et des stratégies mises en œuvre dans le monde. Ces dernières dépendront fortement de considérations non techniques, au premier chef de l’acceptation par les populations et donc de la façon dont celles-ci en percevront les avantages comme les inconvénients. Nous n’aborderons pas dans cet article ces aspects sociologiques du développement des différentes énergies, nous limitant aux aspects techniques. Nous aborderons successivement :
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les objectifs que l’on peut se fixer en fonction des stratégies de développement ;
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les contraintes communes à l’ensemble des filières ;
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les différentes filières disponibles avec plus ou moins de développements ;
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les combinaisons de filières, baptisées « systèmes nucléaires », susceptibles d’atteindre les objectifs précédents.
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3. Quelles filières nucléaires ?
3.1 Généralités
Les filières nucléaires actuelles utilisent plus ou moins bien les ressources naturelles en matière fissile (235U) et en matières fertiles (238U et 232Th) capables de produire des matières fissiles (239Pu, 233U) par absorption de neutrons. Elles produisent également plus ou moins d’actinides mineurs (isotopes de Np, Am et Cm), radionucléides à vie plus ou moins longue, radiotoxiques et, pour ceux de période plus courte, sources de chaleur dans les déchets non négligeables. On peut classer les filières en fonction de leurs caractéristiques dans ces deux domaines, en distinguant les filières à uranium et celles à thorium.
Les filières à uranium qui mettent en œuvre du plutonium peuvent être classées en trois familles (encadré 4).
1. Les filières à neutrons thermiques qui produisent du plutonium : ce sont des filières brûlant de l’uranium faiblement enrichi en 235U, telles que UNGG, REP (réacteurs à eau pressurisée), REB (réacteurs à eau bouillante), CANDU (CANadian Deuterium natural Uranium reactors) ; une partie du plutonium produit y est brûlée, et une partie peut y être recyclée après avoir été séparée des combustibles usés.
2. Les filières à neutrons thermiques qui consomment du plutonium : ce sont des filières qui utilisent un combustible fortement enrichi en plutonium, telles que le HTR.
3. Les filières à neutrons rapides (RNR) qui, produisant pratiquement autant de plutonium qu’elles en consomment, sont en fait les vraies machines « à brûler 238U ».
Les filières à base d’uranium produisent ou brûlent plus ou moins les actinides mineurs qui constituent l’essentiel des déchets radiotoxiques à vie longue (hormis le plutonium). Elles peuvent également être classées en familles (encadré 5).
1. Les filières à neutrons thermiques produisent des actinides mineurs en assez grande quantité, car une fraction importante des neutrons disponibles est absorbée dans les noyaux lourds au lieu d’y produire des fissions.
2. Les...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DUCO (J.) - Accidents nucléaires. Three Mile Island (États-Unis) - . [BN 3 883] (2004). Traité Génie nucléaire.
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(2) - CRETTÉ (J.-P.) - Réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium - . [B 3 170] (1995). Traité Génie nucléaire.
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(3) - INSAG 12 - Basic safety principles for nuclear power plants - .
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(4) - INSAG 13 - Safety culture - .
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(5) - INSAG 10 - Defence in depth - .
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(6) - BOURGEOIS (M.) - Retraitement du combustible. Traitement des déchets - . [BN 3 651] (2000). Traité Génie nucléaire.
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