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RÉSUMÉ
Cet article est consacré aux réacteurs destinés à la production d’énergie, et traite par là-même des objectifs de l’énergie nucléaire civile. Les centrales nucléaires se déclinent en une centaine de familles, ou filières, qui se différencient par une combinaison différente des matériaux fissiles et fertiles, des modérateurs et des caloporteurs. Pour autant, toutes ces filières sont soumises à des contraintes communes portant sur la sûreté, la gestion des déchets et la non-prolifération.
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Pierre BACHER : Directeur du traité Génie Nucléaire Ancien Directeur délégué de l’Équipement EDF
INTRODUCTION
Un réacteur nucléaire est un appareil dans lequel est entretenue une réaction en chaîne de fission par propagation de neutrons. Les réacteurs nucléaires sont utilisés soit pour produire de l’énergie, soit comme outils de recherche, par exemple pour l’irradiation des matériaux, pour fournir des faisceaux de neutrons ou, plus simplement, pour explorer les propriétés physiques du milieu multiplicateur. Le présent article s’intéresse plus particulièrement aux réacteurs destinés à la production d’énergie, en s’attachant à dégager leurs points communs tout autant que leurs principales différences. Les différents types de réacteurs nucléaires font l’objet d’articles spécifiques auxquels le lecteur est appelé à se référer pour obtenir plus de détails.
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3. 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 2).
1. Les filières à neutrons thermiques qui fabriquent du plutonium : ce sont des filières brûlant de l’uranium faiblement enrichi en 235U, telles que UNGG, REP, REB, CANDU ; une partie du plutonium produit y est brûlée, et une partie peut y être recyclée après avoir été séparé 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 nucléaires 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 3).
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 filières à neutrons rapides produisent moins d’actinides mineurs, et peuvent même...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - INSAG 12 : basic safety principles for nuclear power plants (révision 3, la première version de 1988 portant le numéro INSAG 3).
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(2) - * - INSAG 13 : safety culture (révision 3, la première version de 1991 portant le numéro INSAG 4).
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(3) - * - INSAG 10 : defence in depth (1996).
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(4) - ROSENTHAL (M.W.), al - Recent progressions in molten salt reactor developments - . Oak Ridge National Laboratory – Atomic Energy Review, Vol. 9, no 3 (1970).
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(5) - * - Rapport EUR 19142N : Thorium as a waste management option (2000).
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(6) - DAUTRAY (R.) - L’énergie nucléaire civile dans le cadre temporel des changements climatiques - . Rapport à l’Académie des sciences (2001).
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