NUCLÉAIREApplications civiles

Filières nucléaires et développement

L'expérience acquise lors de la construction et, surtout, de l'exploitation des centrales nucléaires est un élément essentiel dans l'évaluation de leurs performances, de leurs avantages et de leurs problèmes éventuels. Cela conduit naturellement à grouper les différentes filières en fonction de leur maturité et du niveau de l'expérience acquise : les filières éprouvées (essentiellement les filières à eau), les filières bénéficiant d'une certaine expérience à l'échelle industrielle (réacteurs à neutrons thermiques à haute température ou H.T.R. – High Temperature Reactor –, réacteurs à neutrons rapides à sodium liquide) et les filières qui en sont encore à l'état de concept, même si certaines d'entre elles ont pu faire l'objet, dans les années 1950 ou 1960, d'expériences plus ou moins poussées (sels fondus, réacteurs sous-critiques pilotés par des accélérateurs, cycle thorium...).

De plus, pour bien comprendre les enjeux des différentes filières, il est aujourd'hui indispensable de situer leurs performances par rapport à l'utilisation des ressources naturelles de matière fissile (²³⁵U) et fertiles (²³⁸U et ²³²Th), à l'emploi du plutonium produit et à la gestion des déchets (atomes lourds transuraniens produits par captures successives de neutrons et produits de fission). On peut classer les filières en fonction de leurs caractéristiques dans ces domaines, en distinguant les filières à uranium et celles à thorium.

Les filières à base d'uranium produisent et consomment du plutonium ainsi que d'autres actinides, dits mineurs parce qu'en quantité beaucoup plus faible. Il est assez commode de classer ces filières en fonction du rôle qu'elles jouent vis-à-vis de ces éléments (cf. encadré).

Les filières à base de thorium produisent très peu d'actinides mineurs transuraniens (éléments dont le nombre atomique est supérieur à celui de l'uranium – neptunium, plutonium, américium, etc.), mais en produisent d'autres (²³²U et ²³⁴U, ²³¹Pa), non moins radiotoxiques à très long terme. Elles ont besoin d'être amorcées avec une matière fissile (²³⁵U ou ²³⁹Pu) mais, à terme, elles peuvent, sous certaines conditions, fonctionner avec un cycle ²³³U / thorium auto-entretenu en produisant autant de ²³³U qu'elles en consomment.

Ce peut être notamment le cas de la filière à base de thorium dite à « sels fondus » (le combustible est sous la forme de sel fondu) : une partie du sel est extraite du réacteur à intervalles réguliers pour en retirer les produits de fission, puis est réintroduite. Les transuraniens sont en permanence sous flux neutronique, ce qui est favorable à leur destruction. L'extraction quasi continue des produits de fission exerce un effet favorable sur le bilan neutronique, car elle évite l'absorption correspondante de neutrons.

Les technologies éprouvées

Les technologies éprouvées concernent les réacteurs refroidis à l'eau, que celle-ci soit normale ou lourde.

La génération actuelle de réacteurs

Mis à part 38 réacteurs modérés au graphite encore exploités en Grande-Bretagne (graphite gaz à uranium naturel ou faiblement enrichi) et dans l'ex-U.R.S.S. (filière R.B.M.K.), et 3 réacteurs à neutrons rapides refroidis par métal liquide, les réacteurs électrogènes (au nombre de 441 au 1^er janvier 2006) se répartissent en trois filières à eau : les R.E.P., qui utilisent l'eau comme modérateur et caloporteur (à deux exceptions près en Argentine) ; les R.E.B. ; les réacteurs canadiens Candu modérés et refroidis à l'eau lourde (D₂O) [cf. nucléaire - Les réacteurs nucléaires].

Ces trois types, représentant respectivement 65, 25 et 10 p. 100 des réacteurs à eau, sont dits de deuxième génération, la première génération regroupant les réacteurs électrogènes précurseurs construits dans les années 1960 et généralement arrêtés aujourd'hui (réacteurs U.N.G.G. – uranium naturel-graphite-gaz – pour la France, par exemple). La génération dite des pionniers, antérieure à la première génération, comprend les nombreux prototypes expérimentaux, dont certains ont produit de l'électricité. Les réacteurs de deuxième génération utilisent tous des technologies développées dans les années 1960 et qui sont constamment améliorées depuis lors grâce à l'expérience acquise au cours de leur exploitation.

L'accident de [...]

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Nucléaire civil et militaire dans le monde
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Nucléaire : répartition des centrales par zone géographique
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Nucléaire : répartition des centrales en Europe
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Les centrales nucléaires françaises
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