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Roger BRISSOT
19.8.2. LES RÉACTEURS SURRÉGÉNÉRATEURS À SPECTRE RAPIDE - RNR
Différents types de réacteurs rapides sont à l’heure actuelle étudiés, notamment
en France et au Japon. La caractéristique qui les différencie les uns des autres est
le choix du caloporteur : métal liquide ou gaz. L’option métal liquide qui a accumulé
le plus de savoir-faire en ce qui concerne les réalisations expérimentales est évidemment le sodium. Si cette technologie continue d’être activement explorée dans
les pays du Sud-Est asiatique, il n’en est pas de même en Europe. Le choix du
sodium implique un certain nombre de difficultés opératoires, qui alourdissent les
coûts de construction et de maintenance de l’installation : la réactivité chimique du
sodium au contact de l’eau et de l’air, son opacité optique qui pénalise les opérations d’inspection ou de changement de combustible, la nécessité d’une boucle de
refroidissement intermédiaire... Toutes ces difficultés disparaissent si l’on choisit
un gaz, hélium ou CO 2 , comme caloporteur. En particulier, le développement de
combustibles réfractaires ouvrirait la porte des réacteurs à haute température, haut
rendement, le gaz entraînant directement la turbine. Une autre raison qui pourrait
justifier le choix du gaz est l’absence, contrairement au sodium, d’un coefficient de
vide positif 3 , en cas de perte de caloporteur. Les cœurs des RNR à gaz sont très
accommodants en ce qui concerne le combustible. Grâce à la dureté du spectre
neutronique, ils peuvent accepter une forte proportion d’actinides mineurs. On peut
également modifier la composition du combustible de façon à rendre le réacteur
consommateur net de matière fissile, régénérateur ou surrégénérateur. C’est en
tout état de cause un excellent incinérateur de plutonium. Les trois points faibles
inhérents à cette option restent :
l’inventaire en noyaux lourds : pour un surrégénérateur basé sur le couple U-Pu, il
est voisin de 100 t par gigawatt électrique, dont 12 t de plutonium ;
la production d’actinides mineurs, due aux captures neutroniques inévitables (10%
de l’inventaire en plutonium) ;
le retraitement d’un combustible réfractaire, inévitable pour le retrait périodique
des poisons neutroniques et pour la gestion des flux de noyaux lourds.
19.8.3. LES RÉACTEURS SURRÉGÉNÉRATEURS À SPECTRE THERMIQUE - RSF
Les bénéfices escomptés de l’utilisation du thorium comme matériau fertile ont
déjà été soulignés : radiotoxicité réduite de l’aval du cycle et possibilité de surrégénération en filière à neutrons thermiques. Ces qualités intrinsèques pourraient être
exploitées en réactualisant un concept né aux Etats-Unis dans les années 1950 : le
3 Augmentation de la puissance produite en cas de perte de caloporteur alors que la sûreté exige, au
contraire, une diminution de la puissance produite, donc un coefficient de vide négatif, pour éviter
une surchauffe due à la perte d’efficacité dans l’évacuation de la chaleur.
Roger BRISSOT
19.8.2. LES RÉACTEURS SURRÉGÉNÉRATEURS À SPECTRE RAPIDE - RNR
Différents types de réacteurs rapides sont à l’heure actuelle étudiés, notamment
en France et au Japon. La caractéristique qui les différencie les uns des autres est
le choix du caloporteur : métal liquide ou gaz. L’option métal liquide qui a accumulé
le plus de savoir-faire en ce qui concerne les réalisations expérimentales est évidemment le sodium. Si cette technologie continue d’être activement explorée dans
les pays du Sud-Est asiatique, il n’en est pas de même en Europe. Le choix du
sodium implique un certain nombre de difficultés opératoires, qui alourdissent les
coûts de construction et de maintenance de l’installation : la réactivité chimique du
sodium au contact de l’eau et de l’air, son opacité optique qui pénalise les opérations d’inspection ou de changement de combustible, la nécessité d’une boucle de
refroidissement intermédiaire... Toutes ces difficultés disparaissent si l’on choisit
un gaz, hélium ou CO 2 , comme caloporteur. En particulier, le développement de
combustibles réfractaires ouvrirait la porte des réacteurs à haute température, haut
rendement, le gaz entraînant directement la turbine. Une autre raison qui pourrait
justifier le choix du gaz est l’absence, contrairement au sodium, d’un coefficient de
vide positif 3 , en cas de perte de caloporteur. Les cœurs des RNR à gaz sont très
accommodants en ce qui concerne le combustible. Grâce à la dureté du spectre
neutronique, ils peuvent accepter une forte proportion d’actinides mineurs. On peut
également modifier la composition du combustible de façon à rendre le réacteur
consommateur net de matière fissile, régénérateur ou surrégénérateur. C’est en
tout état de cause un excellent incinérateur de plutonium. Les trois points faibles
inhérents à cette option restent :
l’inventaire en noyaux lourds : pour un surrégénérateur basé sur le couple U-Pu, il
est voisin de 100 t par gigawatt électrique, dont 12 t de plutonium ;
la production d’actinides mineurs, due aux captures neutroniques inévitables (10%
de l’inventaire en plutonium) ;
le retraitement d’un combustible réfractaire, inévitable pour le retrait périodique
des poisons neutroniques et pour la gestion des flux de noyaux lourds.
19.8.3. LES RÉACTEURS SURRÉGÉNÉRATEURS À SPECTRE THERMIQUE - RSF
Les bénéfices escomptés de l’utilisation du thorium comme matériau fertile ont
déjà été soulignés : radiotoxicité réduite de l’aval du cycle et possibilité de surrégénération en filière à neutrons thermiques. Ces qualités intrinsèques pourraient être
exploitées en réactualisant un concept né aux Etats-Unis dans les années 1950 : le
3 Augmentation de la puissance produite en cas de perte de caloporteur alors que la sûreté exige, au
contraire, une diminution de la puissance produite, donc un coefficient de vide négatif, pour éviter
une surchauffe due à la perte d’efficacité dans l’évacuation de la chaleur.