L'énergie nucléaire, de Manhattan à Astrid - L'EnerGeek

L’énergie nucléaire, de Manhattan à Astrid

astridDans un reportage diffusé fin septembre sur Arte, la réalisatrice Myriam Tonelotto raconte l’histoire du nucléaire, en utilisant l’hologramme du scientifique Alvin Weinberg comme narrateur. En revenant aux origines de cette source d’énergie et en donnant la parole à plusieurs chercheurs, ce film évoque les gigantesques opportunités offertes par l’atome, sans dissimuler les difficultés qui restent à surmonter.

Dès le début de la vidéo, on comprend que le nucléaire civil a été inventé en période de guerre, alors qu’on cherchait des applications militaires au plutonium. Fin 1943, le projet Manhattan avait pour objectif de réaliser une bombe atomique, au sein du Laboratoire national d’Oak Ridge (ORNL), dirigé par Alvin Weinberg. Aujourd’hui, le site est exploité pour le compte du Département de l’Énergie des États-Unis (DOE) ; toutefois, l’ingénieur nucléaire Kirk Sorensen rappelle qu’« au début des années 40, la priorité du projet Manhattan n’était pas la mise au point d’une énergie nucléaire sûre ou performante, il s’agissait uniquement de produire la matière première des bombes nucléaires », à savoir le plutonium 239.

Ensuite, avec l’observation des premières explosions nucléaires, de nouvelles applications ont été imaginées, notamment par la compagnie américaine Westinghouse. Comme l’explique Vincenzo Rondinella de l’Institut des transuraniens du Centre commun de recherche (CCR) de l’Union Européenne, situé à Karlsruhe en Allemagne, le but alors poursuivi est de « retirer l’énergie thermique du combustible afin de la transformer en électricité ». A cette époque, la technologie n’en est qu’à ses balbutiements et de multiples combinaisons sont possibles – environ un millier – entre les trois composants clés d’un réacteur : combustible (uranium 233, uranium 235, plutonium 239), le système de refroidissement (alimenté par de l’eau, de l’eau lourde, du gaz ou du métal liquide) et un modérateur (composé d’eau, d’eau lourde, de béryllium ou de graphite). D’abord utilisé pour le Nautilus (un sous-marin nucléaire) le réacteur à eau pressurisée a finalement été commercialisé par l’industrie nucléaire civile.

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Et pourtant, d’après l’ancien directeur de l’Agence Internationale de l’Energie Atomique, Hans Blix, le choix de l’uranium comme combustible n’était pas forcément le plus adapté au nucléaire civil. En effet, le thorium pourrait également permettre de produire l’énergie et se trouve en quantité bien plus abondante. Néanmoins, au cours de l’après-guerre, d’autres pistes furent explorées par l’ORNL et en particulier le réacteur à combustible liquide, puis le réacteur à sels fondus et l’uranium continuait d’être privilégié. Cette nouvelle option technologique présentait malgré tout l’avantage d’augmenter la fiabilité du réacteur en évitant le phénomène du « Feu de Zirconium », c’est-à-dire la réaction produite par les fuites d’hydrogène, observée lors de l’accident de Fukushima suite à la défaillance du système de refroidissement. Au début des années 1970, la Chine a d’ailleurs opté pour la filière des réacteurs à sels fondus (RSF) ; pour le président de l’Université ShanghaiTech, Jiang Mianheng, cette solution a été retenue par le maire de Shanghai car elle pouvait fonctionner au thorium, ressource que l’on trouve en abondance dans la région…

C’est en 1971, affirme le directeur du Programme Réacteurs à Sels Fondus de l’Institut de Physique Appliquée à Shanghaï, Xu Hogjie, qu’un réacteur chinois à sels fondus a atteint pour la première fois la criticité, c’est-à-dire une réaction en chaîne contrôlée. Selon Daniel Heuer, physicien nucléaire au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie du Centre National de Recherche Scientifique de Grenoble (CNRS – LPSC), cette filière RSF présente de multiples avantages et notamment celui de « recycler en permanences les actinides (…) qui finiront tous par fissionner ». En somme, elle permet d’améliorer la sûreté des réacteurs et de réduire la production de déchets et constitue donc probablement l’avenir de l’industrie nucléaire. C’est la fameuse quatrième génération initiée en France par Jacques Chirac en 2006, puis relancée par Nicolas Sarkozy en 2009 ; désormais le Commissariat à l’Energie Atomique (CEA) travaille ainsi à l’élaboration du réacteur Astrid, surnommé aussi « le mangeur de déchet ».

            Lire aussi : Astrid : un réacteur nucléaire de quatrième génération pour 2020

Crédit Photo : @CEA.fr

Rédigé par : lucas-goal

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COMMENTAIRES

  • Concernant la techno des réacteurs a sels fondus ç’est un RNR (réacteur a neutrons rapides) donc de la même famille de réacteur que astrid, phenix SPX ou le BN600 russe.

    Une bonne parte des avantages cités sont sont identiques à la filiaire sodium (permettent de cramer du torium, U238 soit des millenaires de combustible disponible, peu de déchets, incineration…).
    Ici, la particularité serait qu’il n’y a pas d’operation de recyclage du combustible (ou dumoins celui ci est facilité) ainsi que quelques élements de sécurité qu’il faut encore démontrer.

    A ma conaissance, l’ennui, c’est que cette techno n’est pas encore au point pour un développement industriel (faut encore trouver des matériaux qui resisteront 60 ans au contact des sels fondus…)

    Les industriels ont besoin de solutions éprouvées. Donc pas sur que cette technique soit un jour viable. Mais ça vaut le coup de chercher.

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  • Les réacteurs à sels fondus sont certes des réacteurs en spectre rapide, mais les points communs avec les RNR sodium s’arrêtent là. Autant comparer un ver de terre et un serpent au prétexte qu’ils rampent tous les deux et n’ont pas de membres. La sûreté des réacteurs à sels fondus vient précisément du fait que le combustible est liquide. Que le spectre soit thermique ou rapide n’a pas d’impact sur la sûreté, mais sur leur capacité à transmuter les actinides mineurs.

    Enfin, quand on parle de filière prête à fonctionner, rappelons quand même qu’Astrid n’arrive pas à se dépatouiller d’un problème de coefficient de contre-réaction positif : à savoir, plus ce réacteur refroidi au sodium chauffe, plus il s’emballe, et plus il s’emballe, plus il chauffe: l’effet Tchernobyl, pour les intimes. Donc, risque de fonte du coeur, donc risque de coeur compacté davantage qu’initialement prévu, donc… accident majeur.

    Bref, laissez les vers de terre type réacteurs à sels fondus en dehors du nid de vipère des réacteurs rapides refroidis au sodium, merci pour eux 🙂

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    • Bonjour,
      Je pense que vous faites confusion entre contre réaction et coefficient de vide. Sur les RNR Na, la contre réaction est elle aussi négative, heureusement! (sinon on se prendrait tout dans la figure dés le démarrage). Par contre, c’est le coefficient de vide est positif: si le sodium s’en va effectivement ça s’emballe. Sauf que vu la conception du coeur, le sodium a peu de chances de partir sur ce type de réacteur.

      Il me semble que l’accident de Tchernobyl est du à une tentative cavalière de relancer un réacteur étouffé par un empoisonnement au xenon, (phénomène qui ne peut avoir lieu sur un RNR), les gars ont viré les sécurités , retiré pratiquement toutes les barres de contrôle (en violation complète des règles de conduites) et ont atteint leur objectif: le coeur est reparti, mais un peu trop vite…

      Astrid n’existe que sur le papier, mais ses ancêtres ont fonctionné (Plus de 30 ans pour phenix). Le gros intérêt de rendre le coefficient de vide négatif serait (entre autres) de permettre la suppression d’un circuit intermédiaire.

      Le concept de ces réacteurs a sels fondus est très intéressant, quant à la maitrise de la géométrie du coeur dans des sels fondus, faudra voir aussi…

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