Réacteurs CANDU

La filière CANDU est une filière développée depuis les années 1950 au Canada. Son origine remonte à l’accord signé le 19 avril 1943 au Québec fixant la collaboration nucléaire entre les Etats-Unis et la Grande-Bretagne durant la seconde guerre mondiale. Alors que le projet Manhattan bat son plein, les américains refusent de partager avec leur meilleur allié leurs recherches sur l’enrichissement de l’uranium et l’extraction du plutonium. Ils acceptent cependant au printemps 1944 la construction d’un grande pile à eau lourde qui serait le fruit d’une collaboration entre la Grande-Bretagne, les Etats-Unis et le Canada. La pile fut construite en deux ans à partir de 1945, dans un site magnifique et isolé, à Chalk River, au bord de la rivière Otawa.

Les réacteurs CANDU sont des réacteurs à eau lourde utilisant comme combustible de l’uranium naturel. Le recours à l’uranium naturel rendait cette filière attractive à l’époque où de nombreux pays ne disposaient pas d’uranium enrichi. La difficulté était d’avoir de l’eau lourde. Tous les réacteurs canadiens appartiennent à la filière CANDU qui a été exportée notamment en Inde et au Pakistan.

Une molécule d’eau lourde est une molécule d’eau dont chacun des protons des deux hydrogènes sont remplacés par un noyau de deutérium, constitué d’un proton et d’un neutron. L’eau lourde est, avec le graphite ultra-pur, le seul modérateur qui permette d’utiliser l’uranium naturel. Un réacteur utilisant un tel combustible pauvre en uranium-235 fissile ne peut fonctionner qu’avec des neutrons de basse énergie, dits thermiques.

Le défi consiste à atteindre ce régime des neutrons thermiques avec le minimum de pertes lors des collisions qui ralentissent les neutrons, d’où le recours au deutérium qui capture 600 fois moins les neutrons qu’un proton de l’hydrogène de l’eau .

Les réacteurs CANDU utilisent l’eau lourde à la fois comme modérateur et fluide de refroidissement.

Le combustible à l’uranium naturel est rechargé à pleine puissance en continu, une faculté permise par la subdivision du cœur en plusieurs centaines de tubes de pression. Ces tubes, composés de plusieurs éléments d’environ 20 kg et de 50 cm de long d’uranium naturel, sont immergés dans de l’eau lourde de refroidissement sous pression. Chacun de ces tubes est entouré d’un tube également rempli d’eau lourde, mais à basse pression et température, jouant le rôle de modérateur.

Le chargement et le déchargement en continu du combustible est une des caractéristiques des réacteurs CANDU. Etant donné la pauvreté en isotope 235 fissile de l’uranium naturel, le cœur du réacteur est conçu pour être constamment rechargé en combustible neuf contrairement au cœur des réacteurs à eau légère comme les REP dont on remplace le combustible enrichi par tiers tous les ans. En théorie, un réacteur CANDU n’a pas besoin de s’arrêter.

Nés de l’idée de transformer l’uranium en plutonium, les réacteurs CANDU sont en principe proliférants. La faculté de pouvoir retirer à tout moment des éléments de combustible, permet de sortir des éléments peu irradiés dont le plutonium est de qualité militaire. De fait, l’Inde et le Pakistan qui n’avaient pas signé le traité de non-prolifération et faisaient tourner leurs réacteurs CANDU à l’abri des inspections de l’AIEA avaient en théorie cette possibilité (*) . Il n’est pas sûr qu’ils l’aient utilisé pour accéder à la bombe. Dans des conditions normales d’exploitation les éléments de combustible restent suffisamment de temps en réacteur pour que le plutonium ne soit pas de qualité militaire(*) .

Sujets voisins : Réacteurs de génération I, Génération II, Réacteurs BWR, Réacteurs RBMK