Les générations de réacteurs nucléaires

Les réacteurs nucléaires se classent selon leur génération d’après une classification chronologique. Celle-ci repose sur la maturité des « filières de réacteurs », expression qui désigne les modalités techniques permettant d’obtenir la réaction nucléaire de fission en chaîne.

À chaque filière de réacteurs est donc associée une technologie particulière qu’on peut identifier au regard de trois éléments : le combustible, le modérateur (composant ralentissant les neutrons pour rendre la réaction en chaîne efficace) et le fluide caloporteur.

Selon ces filières de réacteurs et la période à laquelle leur maturité technique est assurée, on distingue ainsi quatre générations de réacteurs nucléaires.

Avant 1970 : 1er génération

Développée au cours des années 1950, la filière de réacteurs nucléaires à uranium naturel-graphite-gaz (UNGG) est aujourd’hui obsolète. En France, elle est déclassée. La technologie UNGG utilise de l’uranium naturel sous forme métallique comme combustible, du graphite comme modérateur et du dioxyde de carbone comme caloporteur. Une filière de réacteurs dérivée repose sur de l’eau lourde refroidie au gaz : Heavy Water Gas Cooled Reactor (HWGCR). Ce réacteur utilise de l’uranium enrichi comme combustible et de l’eau lourde comme modérateur.

De 1970 à 1998 : 2ème génération

Filière aujourd’hui la plus répandue, les réacteurs à eau préssurisée reposent sur le même principe qu’une chaudière. La fission de noyaux atomiques permet de produire de l’énergie thermique, laquelle est utilisée pour chauffer de l’eau transformée ensuite en vapeur. À son tour, cette vapeur entraîne mécaniquement la rotation d’une turbine dont l’énergie produite est transformée en électricité. L’eau est ensuite refroidie puis réinjectée dans le système, assurant un fonctionnement cyclique de la centrale nucléaire.

Construits à partir des années 1990 : 3ème génération

Réacteurs dérivés des réacteurs à eaux préssurisées, les réacteurs de 3ème génération ont été conçus à partir des années 1990. C’est le cas du réacteur AP 1000 de Toshiba-Westinghouse. Depuis 2010 des « réacteurs évolutionnaires » dits de « génération III3+ » sont en cours de construction, comme l’EPR (European Pressurized Water Reactor) d’Areva. Ces réacteurs reposent sur le même principe que les réacteurs à eaux préssurisées plus anciens, les différences résidant dans des systèmes de sûreté et des performances environnementales améliorées.

En terme de sûreté, l’EPR dispose de quatre voies pour les circuits d’eau capables de fonctionner de manière indépendante et répartis dans quatre bâtiments différents afin de minimiser les risques d’inopérabilité. L’EPR dispose également d’un récupérateur de corium qui se présente comme un réceptacle situé sous la cuve et permettant de récupérer le corium en cas d’accident et de fusion du coeur du réacteur. L’EPR dispose enfin d’une double coque de protection, c’est-à-dire une enveloppe de béton qui recouvre le réacteur sur les réacteurs de 2ème génération et qui est doublée sur les réacteurs de 3ème génération.

Si l’EPR ne présente pas de rupture technologique par rapport aux générateurs de 2ème génération, l’optimisation des systèmes de production électrique permet d’accroitre ses performances environnementales de 30 % comparées aux réacteurs de 2ème génération. L’EPR est également plus puissant avec une puissance de 1600 MW (contre 1450 MW pour les plus puissants à l’heure actuelle), sans utilisation supplémentaire de combustible.

À partir de 2020-2030 : 4ème génération

L’évolution des filières de réacteurs et des technologies associées ouvre la voie à des réacteurs de 4ème génération actuellement en cours de recherche et de développement au sein du Generation IV International Forum. Ces réacteurs pourraient entrer en service en 2030.). L’intérêt des réacteurs de 4ème génération serait d’améliorer la sûreté nucléaire, de minimiser les déchets et de diminuer les coûts de construction et d’exploitation des réacteurs.

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