RNR et surgénérateurs

[Pourquoi des neutrons rapides ? , Pourquoi du sodium et du plomb fondu ?, Bilan et perspectives des RNR]

Un certain nombre de réacteurs dits à neutrons rapides ou RNR ne nécessitent pas de ralentir les neutrons. Avec un combustible enrichi à 15 ou 20 % d'uranium-235 ou de plutonium, il n'est plus nécessaire de ralentir les neutrons comme dans les réacteurs industriels à eau préssurisée parexemple. L'intérêt des neutrons rapides est qu'ils sont les seuls capables d'extraire la totalité de l'énergie de fission contenue dans l'uranium de la croûte terrestre.

Les réacteurs à neutrons rapides utilisent principalement du plutonium comme combustible. Ils ne nécessitent pas de modérateur. Leur cœur est 10 fois plus petit que celui d'un réacteur conventionnel à l'uranium. Le refroidissement se fait au sodium ou au plomb fondu. Ce refroidissement pose un problème de sécurité, notamment avec le sodium, explosif à l'air et à l'eau.

Leur intérêt principal est de pouvoir générer dans certaines conditions plus de matière fissile qu'il n'en en est consommé. Un tel réacteur est dit « surgénérateur » (il est dit « sous-générateur » s'il ne produit pas de surplus). Le principe de ces réacteurs est particulièrement séduisant pour la production d'énergie. La surgénération offre une source d'énergie pratiquement inépuisable : un des plus anciens fantasmes de l'humanité, l'équivalent du moteur à eau ! On estime que l'on pourrait extraire ainsi de 50 à 80 fois plus d'énergie qu'avec des réacteurs ordinaires utilisant des neutrons lents.

Les neutrons rapides sont également efficaces pour brûler des déchets radioactifs à long temps de vie et encombrants, les actinides. La quantité de plutonium reste constante, en mode de surgénération, puisque le combustible est régénéré. Mais la régénération n'est pas obligatoire. Si l'objectif est abandonné, il est possible de brûler le plutonium partiellement ou totalement.

Le seul réacteur à neutrons rapides ayant fourni de l'électricité à échelle industrielle est Superphenix. Il a été arrêté en 1997. Divers pays, dont la France, le Japon, la Russie notamment continuent des recherches sur cette filière dans le cadre des études sur les réacteurs dequatrième génération.

En tant que brûleurs de déchets, les réacteurs à neutrons rapides devraient subir la concurrence des réacteurs hybrides, dont le principe a été proposé par Carlo Rubbia en 1993. Ces derniers, encore à l'étude, qui auraient les avantages des réacteurs à neutrons rapides pour la régénération du combustible, seraient dédiés à la destruction des actinides. Ils auraient la capacité de détruire le plutonium et leur fonctionnement serait sûr.

Sujets voisins : Filières de réacteurs, Réacteurs à eau préssurisée (REP), Propulsion nucléaire navale, Contrôle des réacteurs, Sûreté des réacteurs