• Les réacteurs nucléaires de 4ème génération. Primauté initiale de la France

    D'abord une petite précision technique : qu'est ce qu'on réacteur nucléaire à neutrons rapides.?
                  Dans les réacteurs actuels de 3ème génération, les neutrons rapides produits par la fission sont ralentis car ce sont les neutrons thermiques qui engendrent d'autres fissions dans l'uranium 235, et le problème est donc de contrôler leur nombre grâce aux barres de contrôles qui permettent de piloter le réacteur. Le modérateur qui ralentit les neutrons autour du cœur, est du graphite, de l'eau pressurisée ion bouillante ou de l'eau lourde.
                Une autre solution est de ne pas incorporer de modérateur et d'utiliser des neutrons très rapides, dont l'énergie cinétique est élevée, qui ont l'avantage de faire fissionner tous les noyaux lourds et non les seuls matériaux fissiles comme l'Uranium 235. Ils limitent également les captures ne donnant pas lieu à une nouvelle fission, ce qui tend à améliorer l'efficacité du réacteur.
                Mais le taux de fuite des neutrons rapides hors du cœur, qui sont donc perdus pour le réacteur, est plus élevé et la probabilité de fission par neutrons rapides plus faible que dans un réacteur à neutrons thermiques.. Il est donc nécessaire d'avoir un cœur plus enrichi en matière fissile et éventuellement d'entourer le cœur de réflecteurs permettant de renvoyer une partie des neutrons rapides de fuite vers le cœur.
                 Par ailleurs, des matières fertiles mais non fissiles, peuvent être disposés en périphérie du cœur, de telle sorte que les neutrons rapides de fuite, les transforment en matière fissile C'est le principe de la "surgénération" : récupérer les neutrons sortants pour transmuter une mati§re fertile mais non fissile (et donc àpriori inutilisable) en une matière fissile.
                  On peut en particulier transformer de l'uranium 238 en plutonium, qui peut être utilisé comme combustible. Mais on peut aussi transformer une partie des déchets actuels  en matière fissile, et donc les "bruler" ensuite comme combustible, ce qui éviterait un stockage à long terme.

                   Compte tenu de ces données, les réacteurs à neutrons rapides représentent une énergie renouvelable (rien que la transformation en plutonium donne du combustible pour des milliers d'années), et sont plus propres, ne produisant plus de déchets à long terme.

    Le fluide caloporteur "sodium liquide" :
                 Il n'y a plus de modérateur, mais il faut toujours transporter la chaleur produite par le cœur vers l'échangeur qui permettra de produire la vapeur qui alimentera les turbines.
                 Au début des études, tous les réacteurs à neutrons rapides sont conçus avec, comme caloporteur, du sodium (Na) liquide. Bien qu'inflammable au contact de l'air, corrosif et réagissant de façon explosive au contact de l'eau, le sodium est privilégié pour les raisons suivantes :
                         • à la différence de l'eau, il freine peu les neutrons et les capture peu.
                          • il a une capacité calorifique massique et une conductivité thermique beaucoup plus importantes que l'eau.
                          • il a unpoint de fusion bas (97,80 °C).
                 Pour éviter l'inflammation au contact de l'air, on surveille les risques de fissure, on détecte toute fuite de sodium et on enferme les canalisations dans des gaines remplies d'azote.
                 Pour éviter une explosion au contact de l'eau, on utilise un circuit supplémentaire entre le circuit primaire du sodium, (qui est aussi au sodium, mais hors du cœur), et le circuit eau/vapeur des turbines.

    Les réacteurs nucléaires de 4ème génération.

    Rapsody, Phénix et SuperPhénix :

               La France a été une pionnière en matière de réacteur à neutrons rapides à refroidissement au sodium avec vingt ans d'avance.

                Rapsodie est le premier réacteur nucléaire expérimental français de cette filière, conçu à la fin 1957 par le département des études de pile du CEA/Cadarache.  Il a fonctionné de 1967 à 1978 et son arrêt définitif date d'avril 1983. Sa puissance maximale n'était que de 40 MW, mais son intérêt aura été de premier prototype pour montrer la faisabilité de la filière et de faire une première étude sur la transmutation en plutonium et celle des déchets nucléaires. Il est en cours de démantèlement.

                 Phénix succèdera à Rapsody. C'est le second prototype; d'une puissance de 563 MW, qui a fonctionné de 1973 à 2010 sur le site de Marcoule du CEA, couplé à un générateur électrique de 250 Mw. La vocation du réacteur Phénix était initialement de montrer la faisabilité de la fourniture d'électricité, mais elle a été étendue à l’étude de la transmutation des déchets radioactifs vie longue.
               
     L'installation fut exploitée pendant 36 ans par une association entre le CEA(80%) et EDF (20%), s avec quelques arrêts dus à des incidents du circuit de refroidissement au sodium, et une révision pour augmenter la sécurité de 1994 à 1997

                    Au cours de ses 36 années de fonctionnement, le réacteur a produit 24,44 milliards de kilowatts-heures, délivrés au réseau EDF, soit environ la consommation annuelle d’électricité du Gard.

     Les réacteurs nucléaires de 4ème génération. Primauté initiale de la France                 Phénix a été remplacé par Superphénix.  qui a fonctionné dans la centrale nucléaire de Crey-Malville, en bordure du Rhône à 30 km en amont de la centrale de Bugey.
    La conception de Superphénix a été faite par le CEA et construit parla société française Novatom. Il produisait 3000MW thermiques et 1240 MW électriques
                       Il a divergé en 1985. Plusieurs incidents ont eu lieu sur les circuits de refroidissement au sodium, en 1987 et 1990, ainsi qe l'effondrement de la toiture de la salle des turbines (hors réacteur) sous le poids de la neige.
                        Superphénix a produit de l'électricité, a contribué aà la mise au point des circuits de sodium et a fait avancer les études de transformation des déchets.
                         Mais il a suscité aussi beaucoup de manifestations contre lui, des écologistes.
                          Afin de gagner des voix écologistes, île 19 juin 1997, Lionel Jospin, PremierMinistre, annonce que Superphénix sera abandonné. Le démantèlement sera entrepris en 2015.
                          Faisant ainsi passer les intérêts politiques et électoraux avant les intérêts économiques et industriels de la Nation, le gouvernement en arr^tant <>Superphénix définitivement a fait une ânerie monumentale.
    Aloes que la France avait une quinzaine d'années d'avance en matière de surgénérateur, cette décision va entrainer la destruction des équipes d'étude du CEA et d'EDF et des équipes industrielles qui l'assistaient. Tout l'acquit technique sera perdu.

    Les réacteurs nucléaires de 4ème génération. Primauté initiale de la France

    Le réacteur Astrid

                Les équipes du CEA se sont cependant reconstituées et ont étudié un réacteur de 4ème génération à neutrons rapides et refroidi au sodium liquide ASTRID ( Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration) de 600MW électriques.
                 Son objectif était de mettre au point la construction de réacteurs permettant la transformation d'U235 en PU, qui rend l'énergie nucléairerénouvelable, et d'éliminer par transmutation en matière fissile les déchets à long terme actinides, qu'il faut actuellement stocker.
               Le coût du projet était-ce 5 milliards d'euros et il devait être construit sur le site de Marcoule.
               De très nombreux accords avaient été signés en 2012 avec des industriels et même un accord de coopération avec le Japon en 2014.
               Mais le projet suscitait beaucoup de critiques des écologistes dont les voix sont précieuses dans une élection et il a été demandé au CEA de réduire le projet à une puissance d'une centaine de MW et en 2018, le Japon se retire du projet.

                En août 2019  le projet, qui a coûté 738 millions d'euros, est au moins provisoirement abandonné et reporté « à la deuxième moitié du siècle », actant ainsi le gâchis de soixante-dix années d'investissement de la France en matière de réacteurs nucléaires à neutrons rapides, 

     

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