Générations de réacteurs nucléaires

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Les générations de réacteurs nucléaires, ou filières nucléaires, se distinguent par les technologies qu'elles exploitent, qui peuvent être classées en quatre catégories. La chronologie des différentes générations correspond à la date de maturité des technologies associées, permettant un déploiement à l’échelle industrielle.

Le Forum international Génération IV classifie les réacteurs nucléaires suivant quatre générations :

  • la première regroupe les réacteurs construits avant 1970 : en France, filière uranium naturel graphite gaz (UNGG) ;
  • la deuxième désigne les réacteurs construits entre 1970 et 1998 et actuellement en service : filières réacteur à eau pressurisée (REP) et à eau bouillante (REB) ;
  • la troisième est celle des réacteurs dérivés des précédents et conçus pour les remplacer à partir de 2013/2020, par exemple : réacteur pressurisé européen (EPR) d'Areva, APR1400 du Coréen Kepco, et réacteur AP1000 de Toshiba/Westinghouse, pour ceux dont la commande a été passée ou l'appel d'offres attribué ;
  • la quatrième désigne les autres réacteurs en cours de conception appartenant à six filières définies par le Forum international Génération IV, et qui pourraient entrer en service à l'horizon 2030.
Générations de réacteurs nucléaires (illustration d'après le Forum Generation IV et le CEA).

Description des générations[modifier | modifier le code]

Génération I[modifier | modifier le code]

La génération I désigne les premiers réacteurs construits avant 1970 :

Génération II[modifier | modifier le code]

La génération II désigne les réacteurs industriels construits entre 1970 et 1998 et actuellement en service, ils sont en majorité de la filière réacteur à eau pressurisée (REP, ou Pressurized Water Reactor, PWR) :

Génération III[modifier | modifier le code]

La génération III désigne les réacteurs conçus à partir des années 1990 et qui prennent donc en compte le retour d'expérience des précédentes générations (plus de 12 000 années-réacteur d'exploitation)[1], notamment la catastrophe de Tchernobyl.

Les réacteurs dits de génération III+[2] constituent une évolution de la 3e génération. Ce sont les réacteurs mis en exploitation à partir des années 2010 avant l'arrivée potentielle de ceux étudiés pour la Génération 4[3] et qui doivent, de plus, intégrer le retour d'expérience de l'accident de Fukushima.

Les réacteurs de générations III & III+ sont, en 2015[4] :

En 2015, au moins 16 des 18 réacteurs de troisième génération en construction (quatre EPR, huit AP1000 de Westinghouse et six AES-2006 de Rosatom) subissent des retards de un à quatre ans par rapport à leur planning de construction (ce qui est, de façon plus générale, le cas des trois quarts des 67 réacteurs en construction), du fait de problèmes de conception, de pénurie de main d’œuvre qualifiée, de contrôles qualité insuffisants, ou encore de défauts de planification[5].

Toshiba, dont la filiale nucléaire Westinghouse produit le réacteur AP1000, devrait enregistrer jusqu'à 6 milliards de dollars de dépréciation du fait de l'acquisition de CB&I Stone & Webster. Selon un bon connaisseur du dossier : « Comme Areva, Westinghouse a pris un boulot d'architecte-ensemblier pour fournir une centrale clefs en main. Or l'entreprise n'a pas ces compétences[6]. »

Le , bien que mis en chantier quatre ans après l'EPR finlandais et deux ans après l'EPR français, Taishan 1 est le premier réacteur EPR à entrer en fonction dans le monde, avec toutefois un retard de quatre ans sur le planning initial[7]. Le deuxième réacteur nucléaire EPR, Taishan 2, a démarré le [8].

Le 1er réacteur AP1000, Sanmen 1, est entré en fonction le [9], puis a été connecté au réseau le [10]. Sa mise en service commercial a été prononcée le [11]. La tranche 2 de Sanmen a été connectée au réseau à mi-[12] et sa mise en service commercial a été prononcée le [13].

Génération IV : fermer le cycle technologique[modifier | modifier le code]

La génération IV[14] désigne les six filières à l’étude, début 2011, au sein du Forum international Génération IV, et dont les réacteurs pourraient entrer en service à l’horizon 2030 (les réacteurs de technologie REP ou REB sont donc exclus de cette génération). Les réacteurs à neutrons rapides (RNR), à l'état de prototypes, en font partie.

Les trois modes de fonctionnement des réacteurs de Génération IV peuvent être :

Les réacteurs nucléaires en projet de la Génération IV sont :

En outre, il existe des projets de réacteurs sous-critiques (hybrides réacteur nucléaire piloté par accélérateur ou Rubbiatron), éventuellement consacrés à la transmutation.

Déploiement de la 4e génération de réacteur nucléaire[modifier | modifier le code]

Le réacteur à neutrons rapides BN-600 fonctionne depuis 1980. Un nouveau modèle BN-800 est entré en service depuis 2015 en Russie et d'autres sont en projet en Chine[15]. De même, en France, le réacteur Phénix (réacteur expérimental au sodium) a fonctionné durant 36 ans, de 1973 à 2010[16].

A posteriori, on peut classer les réacteurs Phénix et Superphénix comme prototypes de réacteurs de génération IV. ASTRID, leur successeur et nouveau prototype de 600 MWe du CEA, devait être mis en service avant fin 2020[17],[18], mais ce projet a été abandonné en 2019 « au moins jusqu'à la deuxième moitié du siècle »[19].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) GIF annual report 2007, Forum international Génération IV (GIF), chap. 1, p. 7 [PDF].
  2. (en) Stephen M. Goldberg and Robert Rosner, Nuclear Reactors: Generation to Generation, Académie américaine des arts et des sciences, 2011 [PDF], p. 7-8 :
    Gen III+ reactor designs are an evolutionary development of Gen III reactors, offering significant improvements in safety over Gen III reactor designs certified by the NRC in the 1990s. In the United States, Gen III+ designs must be certified by the NRC pursuant to 10 CFR Part 52.

    Examples of Gen III+ designs include:

    • VVER-1200/392M Reactor of the AES-2006 type
    • Advanced CANDU Reactor (ACR-1000)
    • AP1000: based on the AP600, with increased power output
    • European Pressurized Reactor (EPR): evolutionary descendant of the Framatome N4 and Siemens Power Generation Division KONVOI reactors
    • Economic Simplified Boiling Water Reactor (ESBWR): based on the ABWR
    • APR-1400: an advanced PWR design evolved from the U.S. System 80+, originally known as the Korean Next Generation Reactor (KNGR)
    • EU-ABWR: based on the ABWR, with increased power output and compliance with EU safety standards
    • Advanced PWR (APWR): designed by Mitsubishi Heavy Industries (MHI)
    • ATMEA I: a 1,000–1,160 MW PWR, the result of a collaboration be- tween MHI and AREVA.
  3. (en) A Technology Road Map for Generation IV Nuclear Energy Systems, décembre 2002, p. 5

    Advances to Generation III are underway, resulting in several (socalled Generation III+) near-term deployable plants that are actively under development and are being considered for deployment in several countries. New plants built between now and 2030 will likely be chosen from these plants.

  4. (en) A Technology Road Map for Generation IV Nuclear Energy Systems, décembre 2002, p. 19 :

    International Near-Term Deployment (by 2015): ABWR II, ACR-700, AP600 et AP1000, APR1400, APWR+, CAREM, EPR, ESBWR, GT-MHR,HC-BWR, IMR, IRIS, PBMR, SMART, SWR-1000

    .
  5. Nucléaire : des retards généralisés sur les chantiers, Les Échos, le 3 septembre 2015.
  6. Toshiba à la recherche d’une nouvelle stratégie dans le nucléaire, Les Échos, 29 janvier 2017.
  7. La Chine démarre le premier réacteur EPR de la planète, Les Échos, 6 juin 2018.
  8. Nucléaire: l'EPR de Taishan 2 en Chine a démarré (PDG d'EDF), Le Figaro, 29 mai 2019.
  9. (en) First Westinghouse AP1000® Nuclear Plant Sanmen 1 Completes Initial Criticality (communiqué), Westinghouse Electric Company, China State Nuclear Power Technology Corporation (SNPTC), le 21 juin 2018.
  10. La première centrale AP1000 de Westinghouse, Sanmen 1, débute la phase de synchronisation avec le réseau électrique, (communiqué) Westinghouse Electric Company, China State Nuclear Power Technology Corporation (SNPTC) et CNNC Sanmen Nuclear Power Company Limited (SMNPC), .
  11. (en) SANMEN-1, AIEA :

    Construction Start Date : 19 Apr, 2009; First Criticality Date : 21 Jun,2018 ; First Grid Connection : 30 Jun, 2018; Commercial Operation Date : 21 Sep, 2018

  12. La Chine creuse l'écart dans le nucléaire de nouvelle génération, Les Échos, 28 août 2018.
  13. SANMEN-2, base de données PRIS, AIEA (consulté le 10 décembre 2018) : « Commercial Operation Date: 05 Nov, 2018 »
  14. Fermer le cycle avec des réacteurs de 4e génération, CEA, octobre 2007.
  15. (en) « Nuclear Power in China », sur Association nucléaire mondiale (consulté le 21 juin 2019)
  16. (en) « Phénix », base de données PRIS, Agence internationale de l'énergie atomique (consulté le 13 décembre 2019).
  17. Quatrième génération : vers un nucléaire durable, CEA, 31 mars 2010 [PDF].
  18. Nucléaire : lancement des études d’avant-projet d’Astrid, Industrie et Technologies, 23 juin 2011.
  19. « Nucléaire : la France abandonne la quatrième génération de réacteurs », Le Monde,‎ (lire en ligne, consulté le 30 août 2019).