DIFFÉRENTES FAMILLES DE RÉACTEURS

Une centrale nucléaire est destinée à produire de l’électricité à partir d’un combustible nucléaire. Cependant, même si le principe de fonctionnement est identique dans toutes les centrales nucléaires, il existe plusieurs familles de réacteurs, que l’on appelle filières. Quatre constituants principaux sont nécessaires pour concevoir un cœur de réacteur :

• un combustible dans lequel se produit la fission ;
• un fluide caloporteur qui transporte la chaleur hors du réacteur ;
• un modérateur (sauf pour les réacteurs à neutrons rapides) qui permet de ralentir les neutrons ;
• des barres de commande qui contrôlent la réaction en chaîne.

Pour ces constituants, notamment les trois premiers, il existe plusieurs possibilités. Par exemple, le caloporteur peut être gazeux (gaz carbonique) ou liquide (eau). Cependant, parmi toutes les combinaisons possibles entre les différents combustibles, caloporteurs ou modérateurs, seules certaines ont été retenues et ont donné lieu à des réalisations industrielles. Les principales sont décrites dans le tableau des différentes familles de réacteurs.

LES RÉACTEURS À EAU SOUS PRESSION (REP)

La filière des réacteurs à eau sous pression est la plus répandue dans le monde. Ces réacteurs produisent environ la moitié de l’électricité mondiale d’origine nucléaire.
En France, tous les réacteurs nucléaires, mis à part Phénix, sont des REP : 34 délivrent une puissance de 900 MWe (mégawatts électriques), 20 une puissance de 1 300 MWe et 4 une puissance de 1 450 MWe.

LES RÉACTEURS À NEUTRONS RAPIDES (RNR)

Les réacteurs à neutrons rapides ont été conçus pour utiliser la matière fissile (l’uranium et le plutonium) comme combustible nucléaire, plus complètement que dans les réacteurs à neutrons thermiques.
Le fluide caloporteur peut être un métal liquide, tel le sodium (Phénix) ou un gaz (l’hélium).
Ils présentent les avantages de pouvoir fabriquer de la matière fissile (surgénérateur) ou, au contraire, incinérer des déchets (actinides) à vie longue.

LES RÉACTEURS À CALOPORTEUR GAZ (RCG)

L’utilisation de l’hélium comme caloporteur permet d’envisager une gamme de réacteurs à cycle direct (l’hélium à haute température alimente directement, sans échangeur intermédiaire, le groupe turbo-alternateur) avec un rendement thermodynamique élevé. Ils ont déjà été étudiés dans le passé, mais bénéficient aujourd’hui des très importants progrès accomplis en matière de turbine à gaz.
Ils sont susceptibles de permettre la réalisation d’unités de petite taille (de 100 à 300 MWe), économiques et sûres.
Ce type de réacteur est également susceptible de fonctionner avec des neutrons rapides et donc de présenter alors les avantages complémentaires des RNR.