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RÉSUMÉ
La croissance des besoins en énergie, les préoccupations de sécurité énergétique et de risque climatique, associés aux bonnes performances de la production électronucléaire, provoquent aujourd’hui un regain d’intérêt pour l’énergie nucléaire. Face à un besoin de renouvellement du parc existant, quels sont les objectifs visés pour les futurs réacteurs nucléaires, les principales ruptures technologiques ? Une participation active de la France aux recherches sur ces réacteurs du futur est indispensable pour maintenir notre industrie nucléaire à sa place de leader sur la scène internationale.
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Franck CARRÉ : Directeur adjoint CEA - Direction du Développement et de l’Innovation Nucléaire
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Claude RENAULT : Assistant du Directeur CEA - Direction du Développement et de l’Innovation Nucléaire
INTRODUCTION
La croissance rapide des besoins en énergie à l’échelle planétaire, les préoccupations de sécurité énergétique et de risque climatique, de même que les très bonnes performances de la production électronucléaire depuis vingt ans, sont autant de raisons qui suscitent aujourd’hui un regain d’intérêt pour l’énergie nucléaire. Ce contexte ouvre de nouvelles perspectives pour cette énergie à un moment où s’élaborent des stratégies de renouvellement des parcs de production électrique et des scénarios de développement énergétique à même de satisfaire les besoins de la population mondiale sur le long terme dans le respect de l’environnement et les limites des ressources naturelles. Ce dossier présente les objectifs visés pour les réacteurs nucléaires de la 2e moitié du XXIe siècle, les principales ruptures technologiques qu’ils impliquent, et les conditions dans lesquelles s’organise la coopération internationale pour les développer. Une participation active de la France aux recherches sur ces réacteurs du futur est indispensable pour maintenir notre industrie nucléaire à sa place de leader sur la scène internationale, au-delà de la commercialisation en cours des réacteurs à eau de troisième génération.
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Enjeux et perspectives
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4. Quelques thèmes d’innovation particuliers
On ne reprend ici que quelques thèmes d’innovation choisis en raison de la place prépondérante qu’ils occupent dans la R&D. Il sera essentiellement question des systèmes RNR-sodium, RNR-gaz et RTHT qui constituent les axes majeurs de la stratégie française de R&D sur les systèmes du futur approuvée par les Pouvoirs publics en mars 2005.
4.1 Des combustibles nucléaires plus performants
Les combustibles nucléaires sont l’objet de perfectionnements constants pour optimiser le fonctionnement du réacteur (capacité de puissance, souplesse de fonctionnement, fiabilité), le cycle du combustible (bonne utilisation de la matière fissile) et la sûreté de l’installation nucléaire (robustesse, confinement des produits de fission). Un choix judicieux du matériau des combustibles et de sa conception permet d’obtenir un bon comportement du combustible en réacteur, tout en maintenant à des valeurs raisonnables les gradients thermiques et la diffusion des produits de fission.
Trois options sont alors possibles :
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le composé d’actinides est un composé d’uranium/plutonium (et d’actinides mineurs éventuellement) présentant une bonne tenue en conditions de service, de même que le matériau de gainage (métallique) ou d’enrobage (céramique) qui doit en outre absorber peu les neutrons (pour minimiser les captures neutroniques parasites et l’activation) ;
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le composé d’actinides est finement dispersé de façon homogène dans une matrice inerte ; le matériau combustible est alors « microdispersé » ;
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enfin, le composé d’actinides est contenu dans une matrice (oxyde, carbure ou nitrure) en étant réparti de façon uniforme sous forme de particules dans une matrice inerte : c’est le combustible « macrodispersé » ou « à macromasses ».
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La première option (combustible « monophasé ») a déjà été largement utilisée sous forme de composés où la concentration atomique en isotopes fissiles est comprise entre 0,25 et 25 at% (par exemple l’UOX ou le MOX (U1–yPuy)O2). Ces composés de type AnO2 (où An symbolise l’actinide) sous forme de solutions solides cubiques d’oxydes ont une conductivité thermique relativement basse de l’ordre...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Le lecteur pourra se reporter au site d’informations de la Direction de l’Énergie Nucléaire du CEA http://www.den.cea.fr
-
(2) - BACHER (P.) - Réacteurs nucléaires. - Généralités. Techniques de l’Ingénieur, (2005).
-
(3) - CARRE (F.), PETIT (J.C.) - Nucléaire : la génération IV. - Les enjeux des nouvelles centrales nucléaires – Futuribles, no 315, pages no 79 à 101, Futuribles sarl, janv. 2006.
-
(4) - A Technology Roadmap for Generation IV Nuclear Energy Systems. - USDOE Nuclear Energy Research Advisory Committee and the Generation IV International Forum, GIF-002-00, 91 p. (2002). http://gif.inel.gov/roadmap/
-
(5) - YVON (M.) - Réacteurs à eau sous pression. - Le projet EPR. Techniques de l’Ingénieur, (2007).
-
(6) - The...
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