Les réacteurs nucléaires du futur

Le futur de l’énergie nucléaire s’écrit déjà aujourd’hui. L’innovation est omniprésente dans le développement de l’énergie nucléaire tant en ce qui concerne les modes de production d’électricité que les multiples autres applications de la technologie nucléaire. Découvrez quelques technologies prometteuses, des réacteurs à neutrons rapides aux réacteurs au thorium et à sels fondus.

Fast neutron reactors: des réacteurs à neutrons rapides

Les avantages annoncés des réacteurs à neutrons rapides (Fast Neutron Reactors, ou FNR) :

  • Les réacteurs à neutrons rapides peuvent utiliser sans limitation tout le plutonium produit par le parc des réacteurs actuels ou par eux-mêmes.
  • Ils peuvent brûler tout type d’uranium. En valorisant la totalité de l’uranium extrait du sol, ils multiplient pratiquement par un facteur 100 l’énergie que l’on peut extraire d’une masse donnée d’uranium naturel.
  • Ils offrent la possibilité de réduire la radiotoxicité, la durée de vie et le volume des déchets ultimes.

Notre fierté belge MYRRHA est également un réacteur de recherche à neutrons rapides.

Les réacteurs au thorium

Le thorium possède de nombreux avantages. Le métal thorium 232 est plus abondant que l’uranium et peut être utilisé pratiquement à 100%.

Le thorium pourrait soutenir le développement d’une nouvelle filière nucléaire. Et notamment dans des pays comme l’Inde et la Chine qui possèdent d’importantes ressources de thorium. Deux pays qui mènent d’importants programmes de développement à long terme sur des réacteurs alimentés au thorium. La Chine et les Etats-Unis financent un programme de recherche pour développer cette technique à l’échelle industrielle. La Chine déclare même vouloir construire un réacteur d’ici 2030. L’association de la technologie des sels fondus et du thorium offre d’un côté la sûreté et l’efficacité énergétique et de l’autre l’abondance et l’élimination des déchets de longue durée de vie.

De nombreuses initiatives sont développées à travers le monde mais aussi en Europe. L’utilisation du thorium nécessite toutefois la mise en place d’une nouvelle filière, différente de la filière nucléaire actuelle. Des recherches sont menées en France par le Centre National de Recherche Scientifique de Grenoble. Il faut reconnaître que le thorium peut constituer une option potentielle à très long terme. En effet le cycle du combustible à l’uranium est parfaitement maîtrisé et l’approvisionnement en uranium est assuré à minima pour les 200 années à venir.

Quelques exemples proches de nous

En décembre 2013, Orano (ancien AREVA) et Solvay ont conclu un accord destiné à valoriser le thorium. Cet accord inclut notamment un programme de Recherche et Développement pour étudier e.a. son exploitation comme combustible potentiel pour des centrales nucléaires de nouvelle génération.

Au Pays-Bas, les scientifiques du Nuclear Research and Consultancy Group (NRG) de Petten, ont débuté en août 2017, des expériences pour mieux comprendre différents aspects du fonctionnement d’un réacteur à sels fondus utilisant du thorium comme combustible. Ces expériences sont menées conjointement avec le Joint Research Center de Karlsruhe de la Commission européenne. Le projet s’appelle SALIENT pour SALt Irradiation ExperimeNT.

Grenoble, des chercheurs du CNRS étudient les avantages et les inconvénients des réacteurs à sels fondus associé au thorium.

Molten Salt Reactors: des réacteurs à sels fondus

Un réacteur à sels fondus repose sur le principe d’intégrer le combustible directement dans le caloporteur. La différence est fondamentale, par rapport aux réacteurs actuels, avec un combustible qui se présente sous forme liquide et non plus sous forme solide.

Le but est de permettre de regrouper dans une même installation la production d’énergie et le recyclage du combustible. Les réacteurs à sels fondus ont le potentiel d’offrir une énergie abondante, sûre, propre et à des prix abordables pour des milliers d’années.
Les réacteurs à sels fondus peuvent aussi être conçus pour assurer un suivi de charge automatique. Cette qualité est essentielle dans un contexte où une partie de l’électricité est produite par des sources intermittentes telles que le soleil et le vent.

Les réacteurs à sels fondus à l’uranium

Certains réacteurs continueront à utiliser de l’uranium-235 enrichi. Ils font partie des technologies de réacteurs de 4ième génération qui pourraient être disponibles d’ici 2030.

L’entreprise canadienne Terrestrial Energy développe un réacteur à sels fondus appelé IMSR (Integral Molten Salt Reactor) avec un combustible à base d’uranium 235 enrichi à environ 5 %. Celui-ci aurait une puissance électrique développable de 190 MW et pourrait, d’après les concepteurs, entrer en service fin des années 2020 début des années 2030. Le régulateur canadien a en tous cas annoncé fin 2017, que Terrestrial Energy avait rempli la première des trois phases de la « revue avant licence » (pre-licensing review). Cette approbation de la Canadian Nuclear Safety Commission représente un pas important vers la construction d’un réacteur de 4ième génération. Terrestrial Energy a déjà décidé d’implanter sa première centrale sur le site des « Canadian National Labs » in Chalk River en Ontario.

Outre la production d’électricité ce type de réacteur pourrait aussi fournir de la chaleur pour des applications industrielles telles qu’en chimie et pour dessaler de l’eau de mer.