Les réacteurs nucléaires de 4ème génération

Des réacteurs capables d’assurer un approvisionnement énergétique pour le long terme.

Cet article fait suite à l’exposé de Claude Renault du CEA le 13/09/07 et en présente les principales idées.

Dans un contexte mondial d’accroissement de la demande énergétique, face à l’épuisement des ressources fossiles et au réchauffement de la planète, l’énergie nucléaire propose une solution attractive dont la France tire aujourd’hui tout le bénéfice avec un parc de Réacteurs à Eau Pressurisée (2ème génération) qui lui assure une grande indépendance énergétique.

La 3ème génération est représentée par des concepts « évolutionnaires » (pour la France, il s’agit de l’EPR en cours de construction en Finlande et en France) qui entendent tirer le meilleur parti de l’expérience de fonctionnement des réacteurs présents et passés de la même filière pour les optimiser, avec notamment un renforcement de la sûreté. Pourquoi une 4ème génération alors ?

En 1999, alors que l’amélioration spectaculaire des performances du parc nucléaire américain rendait à nouveau possible d’évoquer son avenir, le Department of Energy (DOE) a invité à une réflexion internationale sur ces réacteurs dits de 4ème génération. Une dizaine de pays, membres du Forum International Generation IV (GIF), ont participé à l’exercice et défini six familles de concepts considérés comme les meilleures candidats pour le nucléaire du futur, au regard des critères suivants :

• sûreté et fiabilité : protection du public et des travailleurs, sûreté en terme de prévention des accidents graves et de limitation de leurs conséquences éventuelles,
• économie et notamment minimisation de l’investissement initial,
  « durabilité » : utilisation optimale des matières fissiles, minimisation des déchets,
• résistance à la « prolifération ».

Ces nouveaux types de réacteurs, déployables à l’horizon 2040, sont les suivants :

• Réacteur à Neutrons Rapides refroidi au sodium (RNR-Na)
• RNR refroidi à l’hélium (RNR-gaz)
• RNR refroidi par un alliage de plomb
• Réacteur à Très Haute Température (RTHT), héritier des réacteur à haute température (RHT), fortement ciblé sur la production d’hydrogène
• Réacteur à Eau SuperCritique (RESC) avec deux versions, neutrons thermiques ou rapides
• Réacteur à Sels Fondus (RSF)

La stratégie française de R&D, approuvée le 17 mars 2005 par le Gouvernement (Comité de l’Énergie Atomique), met au premier plan les RNR (sodium et gaz), réacteurs qui permettent non seulement de disposer d’un système surgénérateur permettant d’optimiser l’utilisation des ressources naturelles, mais capables également de consommer du plutonium et d’incinérer les actinides mineurs.

• Le RNR sodium a pour lui un important retour d’expérience, un caloporteur efficace et bon marché mais doit améliorer ses performances économiques.
• Le RNR gaz ajoute aux avantages génériques des RNR ceux liés à l’hélium comme caloporteur. Il ouvre de plus, comme le RTHT, la voie vers les applications hautes températures. Il doit cependant faire la démonstration de ses performances.
  

Pour faire le bon choix, un programme de R&D d’innovation de grande envergure est conduit par le CEA et ses partenaires industriels (EDF, AREVA), ainsi que le CNRS, en vue d’identifier les technologies, matériaux et options de conception permettant d’atteindre les performances assignées à ces réacteurs. A plus long terme, de grandes réalisations sont programmées afin de valider, à une échelle représentative, les options innovantes finalement retenues. C’est le sens de la décision du Président de la République de construire un prototype de réacteur de 4ème génération pour 2020.

Retrouvez cet article dans le Flash N°2