Réacteur nucléaire de recherche

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Un réacteur nucléaire de recherche sert principalement de source de neutrons pour la recherche et développement de la filière électronucléaire par l'étude du comportement des matériaux et des combustibles nucléaires face à des sollicitations neutroniques, thermohydrauliques ou chimiques représentatives du fonctionnement en vraie grandeur d'un réacteur industriel.

Un réacteur de recherche peut servir aussi à la formation des personnels de l'industrie électronucléaire, à la médecine nucléaire pour la production de radioisotopes médicaux, ou à l'industrie nucléaire militaire.

Contrairement aux réacteurs de puissance utilisés pour la production d'électricité ou la propulsion nucléaire, le but d'un réacteur de recherche n'est pas de fournir de l'énergie, bien que son principe physique soit fondamentalement le même.

C’est à Enrico Fermi que l'on doit le premier réacteur nucléaire de recherche : la Chicago Pile-1 en 1942.

Aujourd'hui, plus de 200 réacteurs nucléaires de recherche sont en fonctionnement dans plus de 60 pays, mais seuls une quarantaine ont une puissance significative (supérieure à 5 mégawatts).

Les réacteurs de recherche peuvent être divisés en cinq familles distinctes :

  • les réacteurs à faisceaux de neutrons ;
  • les réacteurs d'irradiation ;
  • les maquettes critiques ;
  • les réacteurs d'études des accidents graves ;
  • les réacteurs d'enseignement.
Le réacteur de recherche de type TRIGA de General Atomics.

Types de réacteurs par application[modifier | modifier le code]

Réacteurs à faisceaux de neutrons[modifier | modifier le code]

Les réacteurs dits « à faisceaux de neutrons » sont destinés principalement à la recherche fondamentale sur les matériaux. Les neutrons (essentiellement des neutrons thermiques) sont sortis du cœur du réacteur et sont utilisés à l'extérieur pour faire des analyses par diffraction de neutrons ou bien par diffusion.

Quelques exemples de réacteurs de recherche de ce type :

  • RHF à l'Institut Laue-Langevin (ILL) (France) ;
  • Orphée (France), arrêté en 2019 ;
  • HFIR (États-Unis) ;
  • MURR (États-Unis) ;
  • BER II (Allemagne), arrêté en 2019 ;
  • JRR-3M (Japon).

Réacteurs d'irradiation[modifier | modifier le code]

Les réacteurs d'irradiation sont des réacteurs destinés à l'étude et au test de matériaux qui entreront dans la composition de composants de réacteurs ou de combustibles nucléaires. L'acronyme anglais utilisé pour désigner ce type de réacteurs est MTR (Material Test Reactor)

Quelques exemples de réacteurs d'irradiation :

  • OSIRIS (France), arrêté définitivement fin 2015 ;
  • HBWR (Halden, Norvège), arrêté définitivement en 2018 ;
  • HANARO (Corée du Sud), démarré en 1995 ;
  • JMTR (Japon) ;
  • RJH (France), mise en service prévue entre 2032 et 2034

Maquettes critiques[modifier | modifier le code]

Les réacteurs maquette sont des petits réacteurs de très faible puissance thermique et de faibles flux neutroniques qui sont destinés à la qualification expérimentale de données théoriques ou de calculs en neutronique et en physique des cœurs.

Quelques réacteurs maquette :

Réacteurs d'études des accidents graves[modifier | modifier le code]

Ils sont destinés à l'étude d'accidents par la mise en œuvre de situations accidentelles volontaires (augmentations contrôlées de pression, de température, perte de réfrigérant, etc.)

Exemples de réacteurs de ce type :

Réacteurs d'enseignement[modifier | modifier le code]

Les réacteurs qualifiés de réacteurs d'enseignement sont de petits réacteurs représentant de réels réacteurs de puissance mais à échelle réduite. Ils sont utilisés dans le cadre de la formation continue ou de l’enseignement universitaire.

Exemples de réacteurs d'enseignement :

Types de réacteurs par fonctionnement[modifier | modifier le code]

les réacteurs à eau lourde[modifier | modifier le code]

Les réacteurs à eau lourde permettent d’obtenir des flux de neutrons thermiques importants sortis du réacteur sous forme de faisceaux. Ils sont utilisés principalement en recherche fondamentale et pour la production de plutonium militaire.

les réacteurs à eau légère[modifier | modifier le code]

Les réacteurs à eau légère plus adaptés aux tests de matériaux. On peut distinguer deux sous-catégories :

  • les réacteurs "piscine", refroidis et modérés à l’eau, généralement polyvalents et très simples d’accès et d’utilisation,
  • les réacteurs à eau sous pression, pouvant fonctionner à des puissances supérieures à celles des réacteurs "piscine", dont l’utilisation expérimentale est plus délicate du fait de la présence du caisson contenant le cœur du réacteur.

Réacteurs de recherche dans le monde[modifier | modifier le code]

Pays localisation réacteur année de mise en service puissance (MW) Type de réacteur Type de combustible et enrichissement Flux neutrons thermiques (n/s/cm2) Flux neutrons rapides (n/s/cm2) recherche irradiations isotopes
Drapeau d'Afrique du Sud Afrique du Sud Pelindaba Safari 1965 20 Caisson eau légère plaques 93 % 1,2 × 1014 2,8 × 1014 X X X
Drapeau de l'Algérie Algérie Aïn Oussara Essalam 1993 15 Caisson eau lourde
Drapeau de l'Algérie Algérie Draria Nour 1998 1 Caisson eau légère
Drapeau de l'Allemagne Allemagne Geesthacht FRG-1 1958 5 Piscine eau légère Plaques 20 % 6 × 1013 4 × 1013 X X
Drapeau de l'Allemagne Allemagne Jülich FRJ-2 1962 23 Caisson eau lourde Tubes 93 % 2 × 1014 5 × 1013 X X X
Drapeau de l'Allemagne Allemagne Berlin BER-II 1973 10 Piscine eau légère Plaques 93 % 2 × 1014 1,4 × 1013 X
Drapeau de l'Argentine Argentine Ezeiza RA-3 1968 3 Piscine eau légère Plaques 90 % 4 × 1013 X X
Drapeau de l'Australie Australie Lucas Height HIFAR (en) 1958 10 Caisson eau légère Tubes 60 % 1,4 × 1014 4 × 1013 X X
Drapeau de l'Autriche Autriche Seibersdorf Astra 1960 10 Piscine eau légère Plaques 20 % 1,7 × 1014 1,3 × 1014 X X
Drapeau de la Belgique Belgique Mol BR-2 1961 100 Caisson eau légère Tubes 93 % 9 × 1014 7 × 1014 X X X
Drapeau du Brésil Brésil Sao Paulo IEA-R1 1957 2 Piscine eau légère Plaques 20 % 3 × 1013 3 × 1013 X X
Drapeau du Canada Canada Chalk River MAPLE 1 et 2 1999 10 Piscine eau légère Crayons 20 % 1015 5 × 1013 X
Drapeau de la Corée du Sud Corée du Sud Daejon HANARO 1995 30 Piscine eau légère et caisson eau lourde Crayons 20 % 2 × 1014 1014 X X X
Drapeau de la république démocratique du Congo République démocratique du Congo Kinshasa Trico II 1959 1 Piscine eau légère ? ? ? ? ? ?
Drapeau des États-Unis États-Unis MIT Cambridge MITR 1958 5 Caisson eau lourde Plaques 93 % 2 × 1014 1014 X
Drapeau des États-Unis États-Unis Gaithersburg NBSR 1967 20 Caisson eau lourde Plaques 93 % 4 × 1014 0,3 × 1014 X X
Drapeau des États-Unis États-Unis Idaho ATR 1967 250 Caisson eau légère Plaques 93 % 8,5 × 1014 1,8 × 1014 X X
Drapeau des États-Unis États-Unis Missouri University MURR 1966 10 Caisson eau légère Plaques 93 % 2 × 1014 1014 X X
Drapeau des États-Unis États-Unis Oak Ridge HFIR 1972 85 Caisson eau légère Plaques 93 % 4 × 1014 1014 X X X
Drapeau de l'Égypte Égypte Inshas ETTR-1 1958 2 Piscine eau légère ? ? ? ? ? ?
Drapeau de l'Égypte Égypte Inshas ETTR-2 1998 22 Piscine eau légère ? ? ? ? ? ?
Drapeau de la France France Saclay Osiris 1966 70 MW Piscine eau légère Plaques 20 % 4 × 1014 4 × 1014 X X X
Drapeau de la France France Grenoble RHF 1971 57 MW caisson eau lourde Plaques 93 % 1,5 × 1015 X
Drapeau de la France France Saclay Orphée 1980 14 MW Piscine eau légère et caisson eau lourde Plaques 93 % 3 × 1014 X
Drapeau de la France France Cadarache Cabri 1963 25 MW Piscine eau légère crayons 2,8 % - -
Drapeau de la France France Cadarache Eole 1965 500 W Piscine eau légère crayons 2,8 % - -
Drapeau de la France France Cadarache Masurca 1966 5 kW neutrons rapides crayons 2,8 % - -
Drapeau de la France France Cadarache Minerve 1977 100 W Piscine eau légère crayons 2,8 % - -
Drapeau de la Grèce Grèce Athènes Democritus 1961 5 Piscine eau légère Plaques 93 % 0,6 × 1014 0,15 × 1014 X X
Drapeau de la Hongrie Hongrie Budapest VVR 1959 10 Caisson eau légère Tubes 36 % 1,6 × 1014 1014 X X X
Drapeau de l'Inde Inde Mumbai Dhruva 1985 100 Caisson eau légère Crayons uranium naturel 1,8 × 1014 X X X
Drapeau de l'Indonésie Indonésie Serpong RSG-GAS 1987 30 Piscine eau légère Plaques 20 % 3 × 1014 0,9 × 1014 X X X
Drapeau du Japon Japon Tokai-Mura JRR-2 1960 10 Caisson eau lourde Crayons 45 % 1,3 × 1014 X X
Drapeau du Japon Japon Tokai Mura JRR-3M 1990 20 Piscine eau légère et caisson eau lourde Plaques 20 % 3 × 1014 X X
Drapeau du Japon Japon Oaraï JMTR 1968 50 Caisson eau légère Plaques 45 % 4 × 1014 4 × 1014 X X
Drapeau de la Libye Libye Tadjourah Tadjourah 1981 10 ? ? ? ? ? ? ?
Drapeau du Maroc Maroc Maâmora TRIGA 2009 2 ? ? ? ? ? ? ?
Drapeau de la Norvège Norvège Halden HBWR 1959 25 Caisson eau lourde Crayons 4 % 1014 1014 X X
Drapeau du Pakistan Pakistan Rawalpindi PARR-1 1965 9 Piscine Plaques 20 % 1014 2,5 × 1014 X X
Drapeau des Pays-Bas Pays-Bas Petten HFR 1961 45 Caisson eau légère Plaques 93 % 2,7 × 1014 4,5 × 1014 X X X
Drapeau de la Pologne Pologne Swierk Maria 1974 30 Piscine Tubes 36 % 3,5 × 1014 1,5 × 1014 X X X
Drapeau de la Roumanie Roumanie Pitesti Triga-II 1979 14 Piscine eau légère Crayons 20 % 2,6 × 1014 2,6 × 1014 X X X
Drapeau de la Russie Russie Moscou IR-8 1957 8 Piscine eau légère Tubes 10 % 2,5 × 1014 0,6 × 1014 X X
Drapeau de la Russie Russie St-Petersbourg WWR-M 1959 18 Caisson eau légère Tubes 90 % 4 × 1014 1,5 × 1014 X X X
Drapeau de la Russie Russie Moscou MR 1963 40 Piscine eau légère Tubes 90 % 1,5 × 1014 3 × 1014 X X
Drapeau de la Russie Russie Dimitrovgrad SM-2 1961 100 Caisson eau légère Plaques 90 % 2 × 1014 5 × 1014 X X X
Drapeau de la Russie Russie Dimitrovgrad MIR-M1 1966 100 Piscine eau légère Tubes 90 % 5 × 1014 2 × 1014 X X
Drapeau de la Turquie Turquie Cekmeçe TR-2 1981 5 Piscine eau légère Plaques 20 % 0,5 × 1014 0,7 × 1014 X X

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]