Le nucléaire : les grandes lignes (2) REP - REB et les nouvelles générations

Dans le précédent article, l'accent a été porté sur les réacteurs à eau pressurisée (la technologie REP) qui constituent la totalité du parc français.

Nous y avions indiqué que l'eau du circuit primaire, était maintenue sous pression grâce à un pressuriseur (150 bar environ) ce qui l'empêchait d'entrer en ébullition malgré la chaleur accumulée au contact du coeur du réacteur. Une seconde option existe afin d'évacuer la chaleur issue de la réaction de fission et former la vapeur à turbiner : l’eau du circuit primaire est autorisée à bouillir, car elle n’est pas mise sous pression. Dans cette configuration, il n’y a pas d’échange avec un second circuit : la vapeur produite dans le circuit primaire est directement turbinée. C’est la technologie REB : réacteur àeau bouillante qu’on ne rencontre pas en France mais plutôt en Allemagne, aux Etats-Unis et au Japon.

Questions de sécurité

La marche d’un réacteur nucléaire (contenu dans des enceintes de confinement en béton) est prévue pour êtrevcontrôlée avec précision. Pour le faire démarrer, l’arrêter, moduler sa puissance, on contrôle la réaction en chaîne au moyen de « barres » conçues en un matériau qui possède la faculté d’absorber les neutrons. En cas de situations anormales, les barres de sécurité chutent dans le réacteur, stoppant instantanément le réacteur.

Les barres de contrôle en partie supérieure du réacteur.

L’autre sécurité principale est constituée de circuits de refroidissement qui permettent d’évacuer la chaleur dégagée par l’inertie de la réaction (puissance résiduelle).

En cas d’emballement de la réaction, les températures deviennent vite incontrôlables, provoquant la fusion des gaines métalliques, qui sont généralement en zirconium, matériau qui réagit vivement avec l'eau à haute température : l'hydrogène est l'un des produits de réaction.

L’hydrogène réagit à son tour de façon explosive avec l’oxygène de l’air : de la radioactivité est alors dispersée dans l’air. Au niveau du cœur, la montée en température peut conduire à la formation d’un corium de combustible : un magma qui peut percer la cuve du réacteur et polluer les sols.

L’avenir technologique du nucléaire

Les deux types de réacteurs décrits ci-dessus (REP - REB) sont des réacteurs de seconde génération développés dans les années 70. Depuis, des améliorations constantes ont été apportées à différents niveaux dont le rendement de la réaction, les matériaux utilisés pour les gaines contenant l'uranium (dont la corrosion doit être à tout prix évitée), les modes d’exploitation, le cycle du combustible, sa nature, le design pour assurer un maximum de sécurité.

La 3e génération est prête à être construite : il s’agit en particulier de l’EPR (European Pressurized Water Reactor) dont le premier prototype a démarré en Finlande (centrale nucléaire d'Olkiluoto). Un autre chantier a commencé en France en 2005 à Flamanville. Suite à des chantiers difficiles, la mise en service industrielle n'est pas encore réalisée pour ces deux sites.

La grande avancée sera liée à un meilleur rendement (de façon à utiliser moins de combustible et donc générer moins de déchets), une plus grande puissance (1600 MW contre 900 -1400 MW pour la génération actuelle) ce qui pourrait permettre de limiter les sites de productions (en nombre) à condition que le réseau électrique puisse supporter une telle puissance.

Un nouveau dispositif de confinement équipera également cette 3e génération, avec notamment un cendrier refroidi sous le cœur du réacteur (qui permettrait de contenir un cœur en fusion) et davantage de circuits de sûreté (4 circuits de refroidissement indépendants).

Mais le bond technologique se ferait avec les réacteurs de la 4e génération qui pourraient entrer en service à l’horizon 2030-2040. En effet, plusieurs projets se font concurrence mais ils changent complètement le procédé : nouveau combustible, nouveau cycle, nouveau caloporteur (gaz, ou métal liquide) et la sûreté. De plus, il est prévu d’utiliser ces réacteurs à des fins d’utilisation diversifiée (électricité, chaleur, traitement de l’eau , production d’hydrogène).

Enfin, le grand rêve est la fusion nucléaire contrôlée : le projet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Un prototype est en construction en France afin de vérifier la faisabilité du procédé pour la production de chaleur (avant de passer à l’étape électricité, et la création d’une centrale électrique de démonstration). Mais de gros challenges technologiques sont à relever.