Chirac vient d'annoncer que le CEA allait developper un prototype de réacteur nucléaire de 4ieme génération.
que recouvre cette expression?
en fait elle recouvre 6 types de réacteurs differents.
en 2000 plusieurs pays (Argentine, Brésil, Canada, France, Japon, Corée du Sud, Afrique du Sud, Suisse, Royaume-Uni et Etats-Unis), sur l'initiative du DOE américain, se sont associés pour étudier les systèmes nucléaires de quatrième génération susceptibles d'être déployés vers 2030.
Dès octobre 2002, après l'étude d'une première phase, une sélection de six systèmes nucléaires correspondant à cinq concepts a été publiée. Ils permettent des avancées notables en matière de compétitivité économique, de sûreté, d'économie des ressources en uranium, et de réduction de la production de déchets radioactifs à vie longue.
Les 5 concepts retenus dans la sélection finale "GENE IV "sont :
1 CONCEPT DE REACTEUR RAPIDE A CALOPORTEUR GAZ :
GFR – (Gas-cooled Fast Reactor System)
Le réacteur rapide à caloporteur gaz (projet RCG-R du CEA) contient dans son cahier des charges les caractéristiques fondamentales des réacteurs nucléaires du futur. Combinant le spectre rapide et un cycle de combustible fermé, il offre la perspective d'une rentabilité maximale de l'uranium naturel, tout en minimisant les déchets ultimes et le risque de prolifération. Opérant à hautes températures, il ouvre la voie à la production d’hydrogène ou au cycle de conversion direct à haut rendement thermodynamique.
Le réacteur proposé s'appuiera sur la technologie hélium développée par ailleurs pour les projets HTR. Ses spécificités sont le combustible et son cycle, le système et sa sûreté. Le cycle du combustible est en rupture avec l'existant, puisqu'on propose de ne pas séparer U et Pu, de ne pas séparer les actinides majeurs (U, Pu) des actinides mineurs (Np, Am, Cm). La conception du cœur (sans couverture fertile) visera l'homogénéité de la production du plutonium et un cycle entretenu par apport d'uranium appauvri. Les premières études ont déjà porté sur le combustible qui devra être dispersé et tenir à haute température (70% de carbures d'uranium et de plutonium, dans une matrice 30% en carbure de silicium). On vise comme conditions de fonctionnement pour l'hélium à l'entrée de turbine : 70 bars et 850°C. Le rendement attendu serait de 70%.
2 CONCEPTS DE REACTEURS A METAUX LIQUIDES :
2-1 SFR – (Sodium-cooled Fast Reactor System) (utilisant du sodium liquide comme Super Phoenix)
LFR – (Lead-cooled Fast Reactor System) un réacteur utilisant du plomb liquide c
Les concepts à métaux liquides, du fait de leur spectre rapide, présentent un fort intérêt dans le contexte du développement durable.
Les réacteurs SFR au sodium bénéficient d'un retour d'expérience considérable et d'un travail important sur des projets visant la diminution des coûts et l'augmentation de la sûreté (EFR, JSFR). L'engagement du Japon comme leader de ce concept et le soutien apporté par la France permettent d'envisager un déploiement industriel dès 2015.
Les réacteurs LFR au plomb présentent certains avantages dans le domaine de la sûreté, mais nécessitent par ailleurs une R&D très importante. Les aléas associés à cette R&D ainsi que l'absence d'un pays leader de premier plan, hypothèquent les perspectives de déploiement de ce concept.
3 CONCEPT DE REACTEUR A SELS FONDUS :
MSR – (Molten Salt Reactor System)
C'est un concept aux caractéristiques inhabituelles, donc mal connues. Le combustible se présente sous la forme d'un mélange liquide de UF4, de ThF4, de fluorure de lithium, de béryllium (éventuellement de sodium et de zirconium), dans lequel les actinides sont dissous.
Dans le schéma proposé par le laboratoire d' OAK RIDGE (ORNL), à l'origine du concept, ce sel combustible pénètre par le bas du cœur à une température d'environ 550°C, le traverse de bas en haut en circulant dans des canaux de graphite, dont l'effet modérateur permet d'obtenir la criticité et la production d'énergie de fission. Le sel joue en même temps le rôle de caloporteur et ressort du cœur à environ 700°C, avant de passer à travers des échangeurs de chaleur. L'énergie thermique est ainsi transférée à un sel caloporteur secondaire, puis via un générateur de vapeur supercritique jusqu'au système de conversion d'énergie, avec un rendement assez élevé (44%).
La circulation d'un combustible liquide offre l'avantage de permettre un retraitement en ligne, ou presque en ligne, extraction des produits de fission et rajout de combustible frais si nécessaire.
Pour la sûreté : un système non pressurisé avec une grande marge avant l'ébullition, absence de réserve de réactivité grâce au traitement en continu, piégeage des produits de fission. En cas d'incident, il est possible de vider le réacteur par simple gravité dans plusieurs réservoirs, où il devient très sous-critique en l'absence de modération par le graphite.
Enfin ce concept paraît optimal pour assurer la surgénération en cycle thorium, dont le bilan neutronique est très serré.
4 CONCEPT DE REACTEUR A EAU A PRESSION SUPERCRITIQUE :
SCWR – (Supercritical Water-cooled Reactor System)
L'eau est utilisée comme caloporteur et modérateur dans la grande majorité des centrales nucléaires actuellement en fonctionnement.
Dans les Réacteurs à Eau Bouillante (REB), l'eau est vaporisée au niveau du combustible nucléaire dans le cœur du réacteur, on parle alors de cycle direct.
Dans les Réacteurs à Eau Pressurisée (REP), le caloporteur est utilisé pour vaporiser l'eau du circuit secondaire à l'aide de générateurs de vapeur, on parle alors de cycle indirect.
Ces deux types de réacteurs fonctionnent en dessous du point critique de l'eau (221 bars, 374°C), ce qui limite le rendement théorique de Carnot, et donc aussi le rendement net (actuellement 33%).
On peut augmenter ce rendement en dépassant ce point critique : dans ce cas, on ne peut plus distinguer la vapeur du liquide. Les crises d'ébullition qui limitent la puissance spécifique des REB ou des REP n'existent plus. Les propriétés physiques de l'eau, en particulier la chaleur spécifique, qui subissent de fortes variations au voisinage du point critique, permettent d'avoir aussi des réacteurs plus compacts à puissance donnée.
Le CEA participe à une veille active depuis 1999 : il s'est intéressé à un réacteur nucléaire à spectre thermique fonctionnant à 250 bars. Dans les prochaines années, le CEA poursuivra son effort limité de R&D en privilégiant l'étude des versions à spectre rapide. Dans le cadre de GENERATION IV, un plan de R&D a été proposé.
5 CONCEPT DE REACTEUR A GAZ A HAUTE TEMPERATURE :
VHTR – (Very High Temperature Reactor System)
La motivation principale pour le VHTR est la production d'hydrogène par un moyen non polluant, donc à partir de l'eau, car produire de l'hydrogène, à partir de gaz naturel par reformage, est polluant :
Q + CH4 + 2H2O -----> 4H2 + CO2
Aux USA, ce procédé (95%) consomme 5% du gaz naturel et produit 74 millions de tonnes de CO2.
La solution idéale consiste à séparer la molécule d'eau en H2 et O2 par un procédé thermochimique qui requiert 900°C (procédé S-I, soufre–iode) :
H2SO4 -----> H2O + SO3 (400-600°C)
SO3 -----> SO2 +1/2 O2 (800-900°C)
2 HI -----> H2 + I2 (200-400°C)
SO2 + 2 H2O + I2 ---- > H2SO4 + 2 HI aqueux (25-120°C)
Le réacteur VHTR doit produire la chaleur à 1000°C : un VHTR de 600 MWth produirait environ 60 000 t/an de H2 sans émission de gaz à effet de serre.
Au niveau des matériaux pour l'échangeur intermédiaire et pour une longévité raisonnable, les matériaux classiques, y compris les superalliages à base de nickel (Hastelloy X) semblent insuffisants. Les candidats de remplacement seraient des céramiques, ODS (oxyde dispersion strengthened alloys). Concernant les éléments du réacteur, les points à examiner sont les gaines des barres de contrôle, le supportage du cœur, l'enveloppe du cœur, la cuve du réacteur, etc.
• Pour le combustible, il faut essayer de garder une température de fonctionnement inférieure à 1250°C pour du SiC, évoluer vers un enrobage de ZrC permettant des températures plus élevées de 200°C,et viser probablement une combinaison de ces approches.
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voila un lien vers le site d'ou j'ai extrait ces explications:
Génération IV animé par des retrités du CEA.