Article de référence | Réf : BN3190 v1

Prévisions d’évolution
Réacteurs à haute température

Auteur(s) : Daniel BASTIEN

Date de publication : 10 juil. 2004

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RÉSUMÉ

Au début du développement de l'énergie nucléaire, de nombreux types de réacteurs ont été envisagés. Parmi eux, les réacteurs à haute température, connus sous le sigle HTR (High Temperature Reactors)ont le cœur réfractaire et utilisent un gaz inerte comme caloporteur, ce qui  permet d’accéder à des niveaux de température très élevés. De tels niveaux offrent des possibilités de rendement intéressant, avec des applications dans des secteurs intéressés par ces niveaux de température. 

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Auteur(s)

  • Daniel BASTIEN : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) - Ancien Coordonnateur pour la Filière des Réacteurs à Gaz au Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA)

INTRODUCTION

La production d’électricité par la voie nucléaire a été marquée, au début de son développement dans les années 1950, par un foisonnement d’idées visant à améliorer les caractéristiques physiques ou les performances des réacteurs. L’association des trois composantes principales du cœur, à savoir le combustible (nature, enrichissement), le modérateur (liquide, solide ou inexistant) et le fluide de refroidissement (caloporteur liquide ou gazeux), permet en effet de multiples solutions dont certaines présentent des caractéristiques tout à fait particulières. C’est le cas des réacteurs à haute température, connus sous le sigle HTR (High Temperature Reactors), dont le cœur réfractaire et le gaz inerte utilisé comme caloporteur permettent d’accéder à des niveaux de température très élevés.

En application électrogène, ces niveaux de température conduisent à des rendements intéressants en cycle vapeur et permettent même un fonctionnement en cycle direct (turbine à gaz, § 5.3). En application calogène, les secteurs d’activité nécessitant des hautes températures peuvent être intéressés par ce type de réacteur.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bn3190


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6. Prévisions d’évolution

Lorsque, au lendemain de l’abandon de la filière UNGG, en 1969, la France s’est tournée vers les HTR qui promettaient des rendements et des applications inaccessibles aux autres réacteurs, elle l’a fait avec une telle ambition dans le niveau de température qu’elle s’est trouvée confrontée à des problèmes sérieux de matériaux. Il fallait envisager des développements technologiques tels qu’elle n’a pas eu les moyens de poursuivre les travaux de recherche et de développement correspondant à une troisième filière aux côtés des réacteurs à eau sous pression et des réacteurs à neutrons rapides.

D’autres pays ont maintenu cette option. Confrontés au handicap lié au volume des réacteurs à gaz et guidés par la priorité donnée aujourd’hui aux aspects de sûreté, ils se sont orientés vers des HTR de faible puissance, moins volumineux et très sûrs. Il reste maintenant à démontrer qu’un tel concept est compétitif, en prenant soin de définir au préalable le contexte de la comparaison économique. Il est évident, en effet, que, pour une compagnie d’électricité comme Électricité de France qui gère un réseau interconnecté couvrant l’ensemble du pays, un réacteur électrogène de 200 MW de puissance électrique présente peu d’intérêt, quel que soit son attrait par ailleurs. Par contre, pour un pays en voie de développement disposant d’un réseau de faible capacité, un réacteur de cette taille peut avoir de l’intérêt comparé à un autre, 5 à 7 fois plus puissant, mal adapté au réseau et par ailleurs peut-être inaccessible du point de vue du coût d’investissement.

Aux États-Unis, les promoteurs du MHTGR mettent l’accent sur la préfabrication en usine qui est un gage de respect des délais de fabrication et sur la standardisation qui réduit au minimum les incertitudes d’obtention des autorisations de mise en service. Par ailleurs, l’aspect modulaire au niveau d’un site permet de mettre en exploitation successivement les modules et donc de vendre de l’électricité alors que les suivants sont encore en construction. Le montant des intérêts intercalaires (avant exploitation) s’en trouve réduit d’autant. La prise en compte de ces avantages permet aux promoteurs américains d’annoncer que le but visé, à savoir un coût du kilowattheure inférieur de...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   Behaviour of gaz cooled reactor fuel under accident conditions.  -  AIEA IWGGCR/25 OAKRIDGE 5-8 nov. 1990.

  • (2) - MOREAU (C.), GRENECHE (D.) -   Le combustible des réacteurs HTR. Fabrication et cycles de mise en œuvre.  -  CEA/DMG 14-89 DEMT 89/76 1er mars 1976.

  • (3) -   Tenth meeting of the international working group on gaz cooled reactors.  -  AIEA TC 389.32. Vienne 30 sept. au 2 oct. 1991.

  • (4) -   Gas cooled reactor design and safety.  -  Technical reports series no 312 AIEA (1990).

  • (5) -   Draft preapplication safety evaluation report for the modular high temperature gas cooled reactor.  -  USNRC NUREG 1338, mars 1989.

  • (6) -   Containment study for MHTGR.  -  DOE-HTGR – 88311 nov. 1989.

  • ...

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