Quelles alternatives aux réacteurs à neutrons rapides (RNR) ?

Le 21 décembre 2024

Réacteurs à neutrons rapides (RNR)

Quelles alternatives aux réacteurs à neutrons rapides (RNR) ?

 

Plusieurs alternatives existent pour suppléer aux réacteurs à neutrons rapides (RNR),  et ainsi pourrait permettre traiter les produits de fissions (extrêmement radioactifs et dangereux) et recycler le combustible nucléaire usé, bien que chaque option présente des avantages et des défis.

Il est essentiel de ne pas perdre de vue que l’idée centrale du procédé consiste à régénérer du ²³⁸U en ²³⁹Pu e pour maximiser l’utilisation des ressources en uranium, pour réduire les déchets radioactifs, et assurer une production durable d’énergie nucléaire.

C’est le principal avantages des réacteurs à neutrons rapides par rapport aux réacteurs conventionnels.

Voici un aperçu des principales alternatives :

 

Réacteurs thermiques avancés avec recyclage du combustible

Certains réacteurs thermiques, comme les réacteurs à eau pressurisée (REP) ou réacteurs à eau bouillante (REB), peuvent être adaptés pour brûler des combustibles recyclés, comme le MOX (oxyde mixte d’uranium et de plutonium).

Principe : Le MOX est un combustible qui contient du plutonium extrait du combustible usé mélangé avec de l’uranium appauvri. Il peut être utilisé dans certains réacteurs existants après modifications.

Avantages :

• Utilise des réacteurs déjà en service, ce qui limite les coûts initiaux.
• Réduction partielle des stocks de plutonium.

Inconvénients :

• Ne brûle qu’une partie des actinides mineurs (comme le neptunium, l’américium, et le curium).
• Cycle limité à 1 ou 2 recyclages, après quoi les combustibles deviennent trop difficiles à traiter.

 

 

Réacteurs à neutrons rapides (autres que sodium) 

Au lieu d’utiliser le sodium comme caloporteur, certaines conceptions de réacteurs à neutrons rapides explorent des alternatives comme :

 

1. Réacteurs au plomb ou au plomb-bismuth

Avantages :

• Ces réacteurs utilisent du plomb ou un alliage plomb-bismuth comme caloporteur.
• Ils présentent une meilleure inertie chimique (moins de réactivité que le sodium avec l’air ou l’eau).

 

2. Réacteurs au gaz (hélium) 

Refroidis au gaz, ils fonctionnent avec un cycle thermodynamique avancé.

Avantages :

• Capables de brûler une large gamme d’actinides, y compris les déchets à vie longue.
• Moins de risques liés à l’inflammabilité du caloporteur.

Inconvénients :

• Ces technologies restent en développement ou en phase pilote.

 

3. Réacteurs à sels fondus (MSR)

Les réacteurs à sels fondus sont une technologie prometteuse pour brûler des combustibles usés ou des actinides.

Principe : Le combustible est dissous dans un sel fondu qui agit à la fois comme caloporteur et comme milieu fissile. Certains concepts sont spécialement conçus pour brûler des déchets nucléaires.

Avantages :

• Capacité à brûler efficacement les actinides mineurs .
• Haute stabilité chimique des sels fondus.
• Cycle de fonctionnement à basse pression, ce qui améliore la sécurité.

Inconvénients :

• Technologie complexe nécessitant des matériaux résistants à la corrosion et aux radiations.
• Pas encore de déploiement commercial à grande échelle.

 

 

4. Réacteurs de transmutation dédiés (ADS – Accelerated Driven System)

Les systèmes ADS utilisent un accélérateur de particules pour générer un flux de neutrons, permettant de brûler des actinides et des déchets hautement radioactifs.

Principe : Un accélérateur de particules bombarde une cible métallique, produisant des neutrons qui transmutent les isotopes radioactifs en éléments plus stables.

Avantages :

• Très efficace pour réduire les déchets à vie longue.
• Fonctionne même avec des combustibles très irradiés.

Inconvénients :

• Dépendance à une infrastructure d’accélérateur complexe.
• Technologie encore expérimentale.

 

 

5. Solutions chimiques de séparation et de transmutation en cycle fermé

Traitement chimique avancé :

Des techniques comme la séparation isotopique des actinides (par exemple, le procédé PUREX avancé ou DIAMEX-SANEX) permettent d’extraire et de recycler les actinides pour les brûler dans des réacteurs spécifiques.

Avantages :

• Réduit les volumes de déchets de haute activité.
• Peut compléter d’autres technologies (RNR, MSR).

Inconvénients :

• Processus industriel complexe et coûteux.
• Nécessite un développement coordonné avec les réacteurs.

 

 

Autrement … le stockage dans des couches géologiques profonde avec l’espoir de découverte de nouveaux procédés de transmutations des produits de fissions

Si aucune technologie de transmutation n’est immédiatement viable, les combustibles usés devront temporairement stabilisés avec liants spécifiques dans des envellopes protectrices pour être entreposés dans des centres d’entreposage dédié, en attendant des avancées technologiques.

Exemple : Le stockage géologique profond de l’ANDRA, comme le projet CIGEO en France, permet de conserver les déchets en sécurité jusqu’à ce qu’ils puissent être transmutés ou gérés autrement.

 

 

Conclusion

Si les RNR restent une des solutions les plus avancées pour brûler efficacement le combustible usé, d’autres alternatives comme les MSR, les ADS, ou le recyclage via des réacteurs thermiques avancés offrent des options complémentaires.

Ces solutions sont souvent envisagées dans une approche combinée pour réduire au maximum les déchets nucléaires tout en maximisant l’utilisation des ressources fissiles.

 

Christophe, NAVARRO, Auteur
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