Présentation
RÉSUMÉ
Les réacteurs à neutrons rapides de 4ème génération permettent grâce au multirecyclage du plutonium d'utiliser environ 100 fois mieux l'uranium naturel que les réacteurs à eau légère actuels. Ce multirecyclage permet aussi d'optimiser la gestion des déchets nucléaires. Il nécessite toutefois des adaptations au niveau du réacteur et des installations du cycle et du transport des combustibles compte tenu des spécificités des assemblages combustibles mis en oeuvre dans ces systèmes (puissance thermique, sources neutrons et gamma). Des études de scénarios permettent d'analyser les avantages et inconvénients potentiels qu'apporterait le multirecyclage du plutonium dans ces systèmes. Cet article présente de façon détaillée les résultats de ces études.
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Lire l'articleAUTEUR(S)
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Jean-Michel DELBECQ : Ancien Directeur du Programme Systèmes Nucléaires du Futur à EDF Recherche et Développement
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Bertrand CARLIER : Ingénieur – AREVA, AREVA NP, Paris La Défense, France
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Christine CHABERT-KORALEWSKI : Chef de Projet « Scénarios et Technico-Économie du cycle », CEA/Direction de l'Énergie Nucléaire Cadarache, Saint Paul-lez-Durance, France
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Romain ESCHBACH : Chef du Laboratoire d'Études du Cycle (LECy), CEA/Direction de l'Énergie Nucléaire, Cadarache, Saint Paul-lez-Durance, France
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Dominique FAVET : Senior Expert MOX – Direction Opérationnelle Recyclage AREVA-NC – Paris La Défense, France
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Véronique GARAT : Ingénieur – AREVA, AREVA NP, Lyon, France
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Claude GARZENNE : Expert Senior en Physique du Cycle, EDF Recherche et Développement, Clamart, France
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Laurent GAUTHIER : Ingénieur – AREVA, AREVA NP, Lyon, France
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Frédéric LAUGIER : Ingénieur, EDF Direction Production Ingénierie/Division Combustible Nucléaire, Cap Ampère, Saint-Denis, France
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Alain ZAETTA : Chef du Département d'Études des réacteurs CEA/Direction de l'Énergie Nucléaire Cadarache, Saint Paul-lez-Durance, France
INTRODUCTION
Deux grands modes de gestion des combustibles sont possibles :
le cycle ouvert où les combustibles usés sont considérés comme des déchets ultimes, destinés au stockage géologique ;
le cycle fermé où les matières valorisables (uranium et plutonium) contenues dans les combustibles usés sont recyclées. Le complément de matières au sein des combustibles usés représente les déchets ultimes qui, après vitrification, sont mis au stockage géologique.
En France, le cycle du combustible n'est plus complètement ouvert depuis presque 30 ans. Le recyclage du plutonium dans les combustibles MOX a été mis en œuvre pour la première fois en 1987 à la centrale de Saint-Laurent- des-Eaux et le recyclage de l'uranium de retraitement sous forme de combustible URE pour la première fois en 1994 à la centrale de Cruas. En fait, le cycle du combustible évolue constamment avec des constantes de temps très longues, à la fois au niveau de la conception de ces évolutions et au niveau de leurs effets après leur déploiement. Ainsi, la faisabilité du recyclage du plutonium dans les REP a été démontrée en s'appuyant sur des expérimentations qui ont commencé dès 1963 dans le réacteur à eau pressurisée belge BR3 et se sont poursuivies dans la centrale Chooz A à partir de 1974. La décision de le recycler industriellement en France a été prise en 1985. Depuis le début du déploiement du parc REP français, dans la seconde moitié des années 1970, les évolutions ont été nombreuses pour rechercher une meilleure efficacité dans l'utilisation de l'uranium et optimiser la gestion des déchets : accroissement des taux de combustion moyens depuis environ 30 GWj/tU jusqu'à 45 GWj/tU dans les années 2000 grâce à la mise en œuvre de gestions nouvelles du combustible, traitement des combustibles à l'uranium enrichi déchargés des réacteurs dès le début des années 1980, recyclage du plutonium et de l'uranium de retraitement, etc. Toutes ces évolutions ont des impacts multiples sur la gestion des matières et des déchets, sur les réacteurs et les installations du cycle, autrement dit sur le « système nucléaire » dont la cohérence doit être assurée dans la durée. Ces impacts se situent à différentes échelles de temps, dont certaines sont très lointaines et il est indispensable de les anticiper suffisamment tôt.
Des évolutions sont bien sûr encore à venir sur le parc actuel et avec la mise en service des réacteurs de 3 e génération comme EPR : le cycle y restera partiellement fermé. La fermeture complète du cycle viendra avec les systèmes nucléaires de 4 e génération qui font l'objet de développements importants dans le monde depuis le début...
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MOTS-CLÉS
cycle du plutonium | réacteur de 4ème génération
DOI (DIGITAL OBJECT IDENTIFIER)
Cycle du combustible des réacteurs nucléaires : de la 3ème à la 4ème génération
Enjeux
Sources bibliographiques
- (1) - CEA Direction de l'énergie nucléaire - La gestion durable des matières radioactives avec les réacteurs de 4 e génération. - Déc. 2012 http://www.cea.fr/
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