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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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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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4. Sûreté
Vis-à-vis de la sûreté, les projets de réacteurs modulaires ont été conçus avec l’objectif de ne pas devoir évacuer de population quel que soit l’accident rencontré. Cela impose donc le respect d’un niveau de dose en limite de site quoi qu’il arrive.
Pour satisfaire cette spécification, il a été retenu que le meilleur moyen de gérer aisément les produits de fission générés dans le combustible était de les maintenir confinés dans ce dernier. Pour atteindre cet objectif, la puissance volumique et les matériaux du cœur, la nature du caloporteur, les moyens d’évacuation de la puissance résiduelle ont été choisis de telle sorte que la température limite, au-delà de laquelle le combustible n’est plus à même d’assurer la rétention des produits de fission, ne soit pas dépassée. Cela doit être vérifié évidemment en conditions normales d’exploitation, mais aussi et surtout quel que soit l’accident envisagé et en tenant compte d’une fraction de particules combustibles non étanches à la fabrication (moins de 5 × 10–5, voir § 2.2.1).
Le concept prend également en compte les erreurs humaines dont les conséquences doivent être minimisées. Ainsi, la réaction aux transitoires de fonctionnement, combinée avec la solution ultime de l’évacuation passive de la puissance résiduelle, simplifie le rôle de l’opérateur et permet des délais importants avant toute prise de décision. Cela tient, d’une part à l’utilisation comme caloporteur d’un gaz inerte restant toujours monophasique, ce qui évite les problèmes de vide, de cavitation des pompes, de réactions chimiques et de perte d’information liée aux mesures et, d’autre part, à l’utilisation du graphite qui possède une grande capacité thermique conduisant à des transitoires lents et à des évolutions prévisibles, ainsi qu’à un comportement mécanique excellent à très haute température.
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BIBLIOGRAPHIE
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(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.
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(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).
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(5) - Draft preapplication safety evaluation report for the modular high temperature gas cooled reactor. - USNRC NUREG 1338, mars 1989.
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(6) - Containment study for MHTGR. - DOE-HTGR – 88311 nov. 1989.
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