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[Réacteurs de Génération I, Génération II, Réacteurs CANDU, RBMK]
Il existe plusieurs techniques industrielles pour produire de l'électricité à partir du phénomène de fission. Ces techniques industrielles sont appelées filières. Une filière correspond au choix de quelques paramètres essentiels.
Le choix le plus important est celui du combustible. Il conditionne la nature des neutrons provoquant la fission : soit des neutrons ralentis quand le combustible est à base d'uranium naturel ou modérément enrichi, soit des neutrons dits rapides quand le combustible est riche en éléments fissiles. Les centrales nucléaires produisant actuellement de l'électricité utilisent de l'uranium, qui peut être soit naturel, soit enrichi ou encore comporter du plutonium.
Pour les réacteurs à neutrons lents, il faut définir la nature du matériau qui ralentira les neutrons, c'est-à-dire le modérateur : graphite, eau lourde, eau ordinaire. Les réacteurs à neutrons rapides ne nécessitent pas de modérateur.
Pour évacuer la chaleur du cœur de la centrale afin de produire de l'électricité, il faut choisir un fluide à la fois efficace du point de vue calorifique et peu gourmand en neutrons. Ce fluide « caloporteur » est parfois le même que celui utilisé comme modérateur, eau lourde ou eau ordinaire. Il peut être gazeux (gaz carbonique ou vapeur d'eau), liquide sous-pression, ou encore (pour les neutrons rapides) c'est un métal fondu comme le sodium ou le plomb.
Il existe d'autres paramètres techniquement importants, comme l'agencement du combustible à l'intérieur du cœur du réacteur, le type d'échangeurs de chaleur, le rapport entre les quantités de modérateur et de combustible.
Ci-dessous, la puissance électrique installée (en gigawatts) pour les filières ayant atteint le stade du prototype industriel :
- uranium naturel + graphite-gaz = 13 GW
- uranium naturel + eau lourde = 19 GW
- Réacteurs à eau pressurisée = 195 GW
- Réacteurs à eau bouillante = 80 GW
- Réacteurs à neutrons rapides = 2,4 GW
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Prédominance des réacteurs REP
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La filière des réacteurs à eau pressurisée qui fonctionne avec de l'uranium enrichi, constitue à elle seule plus de 60 % du total (80 % en Europe). En raison de son importance, elle mérite un traitement à part. Les réacteurs à neutrons rapides et les réacteurs du futur, couplés à un accélérateur de particules, méritent également un développement en raison de leurs potentialités : incinération des déchets, multiplication de l'énergie extraite de l'uranium.
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