Uranium naturel graphite gaz

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Les tranches A1 et A2 de la centrale nucléaire de Saint-Laurent-des-Eaux.

La filière des réacteurs nucléaires à l'uranium naturel graphite gaz (UNGG) est une technologie de réacteur refroidi au gaz, maintenant obsolète et en cours de démantèlement, développée en France dans les années 1950.

Technologie[modifier | modifier le code]

Cette filière est appelée graphite gaz car elle utilise du graphite (celui des mines de crayons) comme modérateur et un gaz comme caloporteur. Cette technologie regroupe les réacteurs nucléaires dont :

Les barres de combustible sont horizontales (verticales pour les centrales de Saint-Laurent-des-Eaux et du Bugey) et gainées d'un alliage de magnésium et de zirconium.

section d'une cartouche de combustible
Section d'une barre de combustible

Le tout est dans un caisson en béton précontraint de plusieurs mètres d'épaisseur, qui peut contenir soit tout le circuit de CO2 et son échangeur (cas des centrales de Saint-Laurent-des-Eaux et du Bugey), soit uniquement le cœur du réacteur, le circuit de CO2 sortant alors du caisson pour traverser le générateur de vapeur (Chinon et Marcoule). La faible teneur en isotope fissile de l'uranium naturel conduit à des taux de combustion modestes, ce qui nécessite un renouvellement fréquent du combustible, et donc un dispositif de retraitement important.

Leur principal défaut est de nécessiter des circuits de refroidissement volumineux. Ils sont en effet refroidis par une circulation de gaz, or la capacité de transport de la chaleur (on parle de "caloporteur") dépends de la densité de la matière. A volume identique un gaz est ainsi capable de transporter environ 800 fois moins de chaleur qu'un liquide (la valeur exacte dépends bien sûr du gaz et du liquide comparés). Ainsi les réacteurs de Chinon A1, A2 et A3, d'une puissance croissante, démontrent que l'augmentation de puissance est obtenue facilement au niveau du réacteur nucléaire avec des cœurs à peine plus volumineux, mais coté structures de refroidissement le volume nécessaire croit très rapidement. Chinon A3 atteint ainsi une puissance difficile à dépasser en raison de la taille des tuyauteries de refroidissement, donc des bâtiments qui les contiennent. Pour extraire davantage de puissance il faut abandonner le refroidissement par un gaz pour passer au refroidissement par un liquide. Ce sera la filière "REP" des réacteurs à eau pressurisée dont un démonstrateur a été réalisé à Chooz (dans les Ardennes). Toutefois les réacteurs REP ne sont pas en capacité de fonctionner avec de l'uranium naturel et nécessitent de l'uranium enrichi, qui doit être acheté aux états-Unis, seul pays a en posséder. Il faudra donc attendre la création d'une filière d'enrichissement de l'uranium en France (installée à Pierrelatte) pour lancer la génération des réacteurs REP.

Ces centrales ont été utilisées pour produire du plutonium pour la fabrication d'armement atomique.

Historique[modifier | modifier le code]

La filière française des UNGG a été développée conjointement par le CEA et EDF après la Seconde Guerre mondiale, jusqu’à son abandon en 1969 au profit de la filière des réacteurs à eau légère pressurisée (REP) développée ensuite sous licence américaine Westinghouse.

Dans les années 1950 et 1960, neuf réacteurs nucléaires furent construits selon les plans de la filière dite graphite-gaz (voir aussi la liste des réacteurs nucléaires en France). Les trois premiers - les réacteurs G1, G2 et G3 - sont construits par le Commissariat à l'énergie atomique sur le site nucléaire de Marcoule. Puis EDF met en place un programme de 6 réacteurs du même type :

Cette filière a longtemps été soutenue par le général de Gaulle, qui voulait ainsi assurer à la France son indépendance énergétique et un rayonnement technologique dans le monde. Mais dans les derniers mois de sa présidence, De Gaulle a admis que les centrales nucléaires françaises seraient construites suivant une technologie américaine.

En septembre 1969, Marcel Boiteux, directeur général d'EDF, déclare dans l'Express que son entreprise souhaite réaliser quelques centrales de type américain[1]. Et en novembre 1969, le président Georges Pompidou a définitivement choisi la filière américaine, pour des motifs économiques, mais aussi en raison d'un début de fusion du cœur un mois auparavant, à la Centrale nucléaire de Saint-Laurent, qui utilisait alors cette technologie.

À la fin des années 1960, l'industrie du nucléaire civil emploie plusieurs centaines de personnes en France, notamment au sein des entreprises :

Défaillances majeures[modifier | modifier le code]

Au moins deux accidents nucléaires ont eu lieu en France sur les réacteurs UNGG de la centrale nucléaire de Saint-Laurent, entrainant la fusion d'une partie du cœur de ces réacteurs :

Centrales de cette filière hors de France[modifier | modifier le code]

Technologies similaires[modifier | modifier le code]

Le Royaume-Uni a développé une technologie similaire, appelée Magnox. Par rapport à la technologie française, les barres de combustible sont verticales et gainées d’un alliage magnésium-aluminium.

Les États-Unis ont également développé un réacteur expérimental graphite-gaz appelé Ultra High Temperature Reactor Experiment (UHTREX) à cette époque ; mais ce réacteur utilisait de l’uranium enrichi, et de l’hélium comme gaz caloporteur.

Les réacteurs de conception soviétique RBMK (comme ceux de Tchernobyl) utilisent également le graphite comme modérateur, mais utilisent de l’uranium légèrement enrichi refroidi par de l’eau liquide.

Déconstruction[modifier | modifier le code]

La déconstruction des centrales nucléaires UNGG (Uranium Naturel Graphite Gaz) génèrera en France environ 23 000 tonnes de déchets radioactifs graphités de faible activité à vie longue[3], en particulier du Carbone-14 de demi-vie supérieure à 5 000 ans.

En 2011, 6 réacteurs UNGG français sont en cours de déconstruction dans trois centrales : Bugey, Saint Laurent, Chinon. Selon l’Autorité de sécurité nucléaire, l’ASN, ces installations de première génération devraient être déconstruites par EDF d’ici 2036[4].

En juin 2016, EDF annonce cependant vouloir bouleverser le calendrier en raison des difficultés techniques imposées par ces démantèlements, les délais pourraient être ainsi reportés jusqu'à l'année 2115[5].

Références[modifier | modifier le code]

  1. L'Express, 1er septembre 1969
  2. Le pari nucléaire français, histoire politique des décisions cruciales, par Lionel Taccoen, Editions L'Harmattan (1 novembre 2003)
  3. http://www.ipnl.in2p3.fr/spip.php?article1389
  4. http://www.franceculture.fr/emission-science-publique-10-11-quels-problemes-pose-le-demantelement-des-centrales-nucleaires-2011-
  5. « Nucléaire : l'ASN juge "inacceptable" le calendrier de démantèlement d'EDF », sur RTL.fr (consulté le 14 juin 2016)

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Gabrielle Hecht, Le rayonnement de la France — Énergie nucléaire et identité nationale après la Seconde Guerre mondiale, Editions Amsterdam, 2014 (2004).

Liens externes[modifier | modifier le code]