Génération IV

[Cahier des charges, Ménager les ressources, Réduire les déchets, Six concepts, Projet ASTRID, Scénarios pour déchets (SFR) I et II]

S'il s'avère que l'on peut construire des réacteurs à même de relever les formidables défis du développement durable - qui ne sont pas tous technologiques - on disposera de l'option d'y recourir. En attendant, il paraît indispensable d'étudier de nouveaux concepts, surtout en l'absence de sources d'énergies alternatives qui soient au point ou capables de satisfaire l'accroissement à l'échelle mondiale de la demande en énergie.

Dix pays sont convenus en 2001 d'un accord de coopération pour mener des recherches sur une nouvelle "génération" de systèmes nucléaires producteurs d'énergie, dits de Génération IV. Ces pays sont par ordre alphabétique l'Afrique du Sud, l'Argentine, le Brésil, le Canada, la Corée du Sud, les Etats-Unis, la France, la Grande-Bretagne, le Japon, et la Suisse. La Commission Européenne a rejoint en 2003 cette communauté suivie de la CEI (dont la Russie) et de la Chine en 2006.

Les nouveaux réacteurs, qui seront le fruit de ces recherches, sont donc appelés de quatrième génération. L'accord international se concrétise par des réunions de travail régulières où sont discutés les résultats et où est définie la marche à suivre, la feuille de route technologique pour employer le jargon en vogue.

L'objectif de ces recherches est d'aboutir à des réacteurs compatibles avec un nucléaire durable et qui soit acceptable pour la société. Le cahier des charges demande qu'ils soient économes en combustibles, particulièrement sûrs, produisent un minimum de déchets et ne se prêtent pas au détournement de matières fissiles.

Dans le cadre de cette initiative, six concepts de réacteurs ont été sélectionnés, dont quatre sont du type régénérateur, c'est-à-dire qu'ils régénèrent le combustible fissile qu'ils utilisent. Certains seront capables de brûler du plutonium et des actinides dont les stocks pourraient alors diminuer. Un des quatre types de réacteurs régénérateurs, utilise du thorium comme noyau fertile au lieu de l'uranium 238 ce qui lui permet de produire très peu de plutonium et d'actinides mineurs et dans sa version sans modérateur en cœur (utilisant des neutrons rapides) de pouvoir démarrer avec les actinides produits dans les réacteurs à eau et d’être un excellent brûleur de plutonium et actinides

Trois des concepts de réacteurs régénérateurs sont à neutrons rapides, refroidis au gaz, au plomb ou au sodium liquide. Le quatrième reprend la filière du thorium et de l'uranium-233, l'originalité étant que le combustible est dissous dans le liquide de refroidissement, des sels fondus. Dans ce cas il n'y a plus de problèmes de tenue aux radiations de gaines de combustibles. Les matières peuvent en principe rester indéfiniment dans le réacteur. Tout noyau lourd entrant dans le réacteur en ressort les « pieds devant », car il est finalement détruit lors d'une fission quelque soit le parcours emprunté.

Signalons aussi le concept des réacteurs à haute température, qui ne sont pas "régénérateurs" mais qui ont un rendement thermique bien meilleur que les réacteurs classiques. Un de leurs intérêts est qu'ils pourraient avoir d'autres applications que la production d'électricité, en particulier la séparation de l'hydrogène pour remplacer le pétrole ou encore le dessalement de l'eau de mer ou la chimie industrielle.

Pour pouvoir être déployés à l'horizon 2020-2030, tous ces réacteurs nécessitent d'importants efforts de recherche et de développement (R et D). Il s'agit de faire sauter des verrous technologiques. Par exemple, les réacteurs rapides au gaz (GFR) et les réacteurs à très haute température (VHTR) sont refroidis par un gaz sous haute pression, l'hélium. Ce gaz étant inerte n'est pas corrosif pour les structures, mais le problème se pose de la tenue de ces structures à la température, celle-ci avoisinant ou dépassant les 1000 ° C en sortie.

Sujets voisins : L'option nucléaire ? , Réacteurs de génération III, Réacteurs à hautes températures, Réacteurs hybrides ou ADS