PLUTONIUM

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Utilisation du plutonium

Réacteurs surgénérateurs

Le caractère fissile du plutonium 239 conduit à envisager son utilisation dans les combustibles des réacteurs nucléaires. Ce « recyclage » du plutonium a été expérimenté dans les réacteurs à eau pressurisée dans divers pays dont la France. Mais son objet principal concerne l'alimentation des réacteurs à neutrons rapides. Dans ce type de réacteurs, où le modérateur est absent, la teneur en isotopes fissiles du combustible doit dépasser 15 p. 100. Du fait du bilan plus favorable de l'utilisation des neutrons, on peut atteindre une surgénération, c'est-à-dire une production d'isotopes fissiles en quantité supérieure à celle qui a été consommée. Les neutrons libérés par la fission de l'uranium 235 et du plutonium 239 sont en partie capturés par l'uranium 238 qui donne du plutonium suivant le schéma précédemment décrit.

Les éléments combustibles sont constitués de pastilles d'un mélange homogène des oxydes UO2 et PuO2, gainées dans des tubes (aiguilles) d'acier inoxydable réunis en assemblages combustibles. Du sodium liquide circule autour de ces aiguilles et constitue le fluide caloporteur. En France, à la suite du réacteur prototype Rapsodie, furent construites la centrale de démonstration Phénix et la centrale industrielle de Creys-Malville, Superphénix.

Générateurs isotopiques

Les générateurs isotopiques utilisent comme source d'énergie la chaleur dégagée par le freinage dans la matière du rayonnement émis par un radio-isotope. Cette puissance calorifique est convertie en puissance électrique par effet Seebeck avec des rendements faibles.

Le plutonium 238 occupe une place de choix parmi les radio-isotopes utilisables. D'une part, il possède une émission X pratiquement exempte de rayons α, ce qui permet de ne pas alourdir la source par des blindages. D'autre part, un gramme de cet isotope génère 0,57 W d'énergie calorifique, ce qui correspond à une puissance spécifique élevée. Enfin, sa demi-vie de 87,7 ans est adéquate pour les utilisations à l'échelle de la vie humaine. D'une façon [...]

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Écrit par :

  • : chef honoraire de la section de métallurgie du plutonium et des actinides au Commissariat à l'énergie atomique
  • : ingénieur de l'École supérieure de physique et chimie industrielle de la Ville de Paris, assistant de directeur au Commissariat à l'énergie atomique, directeur de laboratoire au Centre de recherche de l'École centrale des arts et manufactures

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Pour citer l’article

Daniel CALAIS, André CHESNÉ, « PLUTONIUM », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 octobre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/plutonium/