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

Réacteurs à faisceaux de neutrons

Les réacteurs dits "à faisceaux de neutrons" sont dédiés 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) ;
  • HFIR (États-Unis) ;
  • MURR (États-Unis) ;
  • BER-II (Allemagne) ;
  • JRR3M (Japon).

Réacteurs d'irradiation

Les réacteurs d'irradiation sont des réacteurs dédiés 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) ;
  • HBWR (Norvège) ;
  • Hanaro (Corée du Sud) ;
  • JMTR (Japon) ;
  • RJH (France), mise en service prévue pour 2020

Maquettes critiques

Les réacteurs maquette sont des petits réacteurs de très faible puissance thermique et de faibles flux neutroniques qui sont dédiés 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

Dédiés 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

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

les réacteurs à eau lourde

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

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

Pays localisation réacteur année de mise en service puissance (MW) Type de réacteur Type de combustible Flux neutrons thermiques (n/s/cm2) Flux neutrons rapides (n/s/cm2) recherche irradiations isotopes
Afrique du Sud Pelindaba Safari 1965 20 Caisson eau légère plaques 93 % 1,2 × 1014 2,8 × 1014 X X X
Allemagne Geesthacht FRG-1 1958 5 Piscine eau légère Plaques 20 % 6 × 1013 4 × 1013 X X
Allemagne Jülich FRJ-2 1962 23 Caisson eau lourde Tubes 93 % 2 × 1014 5 × 1013 X X X
Allemagne Berlin BER-II 1973 10 Piscine eau légère Plaques 93 % 2 × 1014 1,4 × 1013 X
Argentine Ezeiza RA-3 1968 3 Piscine eau légère Plaques 90 % 4 × 1013 X X
Australie Lucas Height Hifar 1958 10 Caisson eau légère Tubes 60 % 1,4 × 1014 4 × 1013 X X
Autriche Seibersdorf Astra 1960 10 Piscine eau légère Plaques 20 % 1,7 × 1014 1,3 × 1014 X X
Belgique Mol BR-2 1961 100 Caisson eau légère Tubes 93 % 9 × 1014 7 × 1014 X X X
Brésil Sao Paulo IEA-R1 1957 2 Piscine eau légère Plaques 20 % 3 × 1013 3 × 1013 X X
Canada Chalk River MAPLE 1 et 2 1999 10 Piscine eau légère Crayons 20 % 1015 5 × 1013 X
Corée du Sud Daejon Hanaro 1995 30 Piscine eau légère et caisson eau lourde Crayons 20 % 2 × 1014 1014 X X X
États-Unis MIT Cambridge MITR 1958 5 Caisson eau lourde Plaques 93 % 2 × 1014 1014 X
États-Unis Gaithersburg NBSR 1967 20 Caisson eau lourde Plaques 93 % 4 × 1014 0,3 × 1014 X X
États-Unis Idaho ATR 1967 250 Caisson eau légère Plaques 93 % 8,5 × 1014 1,8 × 1014 X X
États-Unis Missouri University MURR 1966 10 Caisson eau légère Plaques 93 % 2 × 1014 1014 X X
États-Unis Oak Ridge HFIR 1972 85 Caisson eau légère Plaques 93 % 4 × 1014 1014 X X X
Grèce Athènes Democritus 1961 5 Piscine eau légère Plaques 93 % 0,6 × 1014 0,15 × 1014 X X
Hongrie Budapest VVR 1959 10 Caisson eau légère Tubes 36 % 1,6 × 1014 1014 X X X
Inde Mumbai Dhruva 1985 100 Caisson eau légère Crayons uranium naturel 1,8 × 1014 X X X
Indonésie Serpong RSG-GAS 1987 30 Piscine eau légère Plaques 20 % 3 × 1014 0,9 × 1014 X X X
Japon Tokai Mura JRR-2 1960 10 Caisson eau lourde Crayons 45 % 1,3 × 1014 X X
Japon Tokai Mura JRR-3M 1990 20 Piscine eau légère et caisson eau lourde Plaques 20 % 3 × 1014 X X
Japon Oaraï JMTR 1968 50 Caisson eau légère Plaques 45 % 4 × 1014 4 × 1014 X X
Maroc Maâmora TRIGA 2009 2 ? ? ? ? ? ? ?
Norvège Halden HBWR 1959 25 Caisson eau lourde Crayons 4 % 1014 1014 X X
Pakistan Rawalpindi PARR-1 1965 9 Piscine Plaques 20 % 1014 2,5 × 1014 X X
Pays-Bas Petten HFR 1961 45 Caisson eau légère Plaques 93 % 2,7 × 1014 4,5 × 1014 X X X
Pologne Swierk Maria 1974 30 Piscine Tubes 36 % 3,5 × 1014 1,5 × 1014 X X X
Roumanie Pitesti Triga-II 1979 14 Piscine eau légère Crayons 20 % 2,6 × 1014 2,6 × 1014 X X X
Russie Moscou IR-8 1957 8 Piscine eau légère Tubes 10 % 2,5 × 1014 0,6 × 1014 X X
Russie St-Petersbourg WWR-M 1959 18 Caisson eau légère Tubes 90 % 4 × 1014 1,5 × 1014 X X X
Russie Moscou MR 1963 40 Piscine eau légère Tubes 90 % 1,5 × 1014 3 × 1014 X X
Russie Dimitrovgrad SM-2 1961 100 Caisson eau légère Plaques 90 % 2 × 1014 5 × 1014 X X X
Russie Dimitrovgrad MIR-M1 1966 100 Piscine eau légère Tubes 90 % 5 × 1014 2 × 1014 X X
Turquie Cekmeçe TR-2 1981 5 Piscine eau légère Plaques 20 % 0,5 × 1014 0,7 × 1014 X X

Réacteurs de recherche en France

Article détaillé : Liste des réacteurs nucléaires en France.
Pays localisation réacteur année de mise en service puissance Type de réacteur Type de combustible Flux neutrons thermiques Flux neutrons rapides recherche irradiations isotopes
France Saclay OSIRIS 1966 70 MW Piscine eau légère Plaques 20 % 4 × 1014 4 × 1014 X X X
France ILL Grenoble RHF 1971 57 MW caisson eau lourde Plaques 93 % 1,5 × 1015 X
France Saclay ORPHEE 1980 14 MW Piscine eau légère et caisson eau lourde Plaques 93 % 3 × 1014 X
France Cadarache CABRI 1963 25 MW Piscine eau légère crayons 2,8 % - -
France Cadarache EOLE 1965 500 W Piscine eau légère crayons 2,8 % - -
France Cadarache MASURCA 1966 5 kW neutrons rapides crayons 2,8 % - -
France Cadarache MINERVE 1977 100 W Piscine eau légère crayons 2,8 % - -

Voir aussi

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