Réacteur à lit de boulets

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Boulet de graphite pour réacteur PBR

Un réacteur (modulaire) à lit de boulets (de l'anglais pebble bed (modular) reactor abrégé PBR ou PBMR) est une technologie de réacteur nucléaire à très haute température.

Elle comprend aussi les réacteurs nucléaires haute température, avec par exemple le thorium high-temperature nuclear reactor (THTR) construit en 1983 à Hamm-Uentrop (Allemagne) et définitivement arrêté en 1989.

Principes[modifier | modifier le code]

Pour modérer la réaction en chaîne, il utilise du graphite pyrolitique à la place de l'eau. Comme caloporteur, il utilise un gaz semi-inerte tel que l'hélium, l'azote ou le dioxyde de carbone lequel porté à très haute température actionne directement une turbine.

Histoire[modifier | modifier le code]

Cette technologie a été développée en Allemagne. Un réacteur expérimental de 15 MWe a été construit au centre de recherche de Juliers. La première réaction en chaîne a démarré le 26 août 1966, puis l'équipement a été définitivement arrêté le 1er décembre 1988 après 21 ans d'essais. Enfin, la décision de sortie du nucléaire civil du gouvernement allemand prise en 2000 a mis un terme à ces travaux. Différentes variantes sont actuellement étudiées, notamment par le MIT aux États-Unis, en Afrique du Sud et en Chine. Une turbine de 210 MWe est en cours de tests en 2018 à la Shidao Bay, pour la compagnie chinoise Huaneng, et sa mise en service est attendue en fin d'année 2018 ; 18 unités de cette technologie sont planifiées pour la même centrale ; une version plus puissante de 650 MWe composée de six réacteurs et une turbine est à l'étude pour déploiement dans plusieurs centrales existantes[1].

En janvier 2002, des contrats ont été signés avec des sociétés sud-africaine et américaine, en vue de la construction d'une deuxième centrale d'énergie nucléaire en Afrique du Sud, une centrale d'essai utilisant la technologie de réacteur à lit de boulet (PBMR) sur le site de Koeberg (près du Cap), seule centrale nucléaire du pays. Une opposition importante réunit des groupes de pression écologistes tels que Earthlife Africa et Koeberg Alert, préoccupés par l'impact sur l'environnement et la prolifération nucléaire. En 2010, la société sud-africain Eskom a décidé d'abandonner le projet[2], mais a décidé de le relancer en Août 2017[3].

La société américaine X-ernegy envisage la mise en service d'un nouveau réacteur Xe-100 si l'autorisation de développement des boulets est donnée mi 2021 par le Département de l'Énergie[4].

Avantages[modifier | modifier le code]

Comparé au réacteur à eau pressurisée, cette technologie ne nécessite pas le système complexe contrôlant la vapeur d'eau. De plus, l'efficacité du transfert d'énergie (ratio de la puissance électrique sur la puissance thermique) est plus importante dans le cas du réacteur PBR. Enfin, le gaz dissout moins de matières radioactives et absorbe peu de neutrons, ce qui diminue la quantité de fluide radioactif dans le cœur du réacteur.

A cause de son inertie thermique, le coeur du réacteur ne peut jamais atteindre une température à laquelle il pourrait fusionner [5],[6]. En effet, quand le combustible nucléaire augmente en température, le mouvement rapide des atomes provoque l'effet Doppler neutronique. Il en résulte une diminution du nombre de neutrons disponibles pour la fission, ce qui réduit la puissance du réacteur. Il s'agit d'un mécanisme de refroidissement passif, vérifié par expériences menées sur des prototypes en 1980 (Allemagne) et 2006 (Chine)[7], [8].

Inconvénients[modifier | modifier le code]

La critique la plus courante provient du caractère inflammable du graphite, ce qui induit un risque de fuite du combustible nucléaire dans les fumées d'un incendie[9]. Cependant le graphite n'est pas nécessairement le fluide caloporteur. Ce peut être l'helium comme dans le cas de la centrale chinoise de Shidao Bay[10],[11].

Comme le combustible est contenu dans du graphite, le volume des déchets nucléaires est plus important.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) T. Kindt, H. Haque (1992), Recriticality of the HTR-Module Power Reactor after hypothetical accidents ; Nuclear Engineering and Design, Volume 137, Issue 1, September 1992, Pages 107-114 ([1])