Réacteurs rapides : comment la Russie a fini devant les autres

La mise en œuvre d'un projet unique dans le domaine de l'énergie a commencé en Russie. La construction d'une centrale de démonstration pilote appelée BREST-300-OD avec un réacteur à neutrons rapides utilisant un réfrigérant au plomb a commencé dans la région de Tomsk. En fait, notre "pays des stations-service" a commencé à créer de la technologie cycle nucléaire fermé. Comment cela est-il devenu possible et qu'est-ce que cela signifie pour le secteur énergétique national et mondial ?

N'en déplaise à l'énergie « verte » désormais à la mode, elle n'est pas en mesure de remplacer complètement l'énergie traditionnelle. Ce dernier n'est pas non plus une panacée, puisque les réserves d'énergies fossiles qui lui sont destinées (charbon, gaz, pétrole) sont épuisées. L'énergie nucléaire avec les réacteurs à neutrons thermiques habituels a de bonnes perspectives, mais leur exploitation nécessite également l'uranium U-235, rare et coûteux. Il existe cependant une option avec le « cycle du combustible fermé », où l'enjeu est mis sur des réacteurs à neutrons rapides capables de traiter l'U-238 naturel et le thorium. De quel type de technologie s'agit-il et pourquoi est-ce l'avenir ?



Lors du fonctionnement d'un réacteur nucléaire classique, un noyau lourd d'uranium, de plutonium ou de thorium libère plusieurs neutrons « supplémentaires » lors de la fission, ce qui conduit à l'effet de la radioactivité induite. Dans les réacteurs russes VVER, cela conduit à l'accumulation de tritium, un isotope lourd de l'hydrogène, dans l'eau porteuse. Après cela, il faut l'isoler par des manipulations complexes et coûteuses. Le nouveau surgénérateur domestique BREST prometteur résout simultanément de nombreux problèmes.

D'abord, ce n'est pas de l'eau qui est utilisée comme vecteur, mais du plomb liquide circulant à une température de 1751°C. Le gros avantage du métal fondu est qu'il n'absorbe pratiquement pas les neutrons et ne capte pas la radioactivité induite. Comme vous le savez, le plomb est un élément très résistant aux radiations. En même temps, il est chimiquement passif au contact de l'air ou de l'eau, par conséquent, d'éventuelles explosions lors d'une dépressurisation anormale du circuit du réacteur sont exclues. Ceci est extrêmement important pour la sûreté de l'énergie nucléaire moderne. Même si le réacteur est endommagé et que le fluide de travail sort, il s'écoulera simplement lentement, se refroidira et se solidifiera, obstruant par lui-même les dommages dans le circuit externe. Il n'y aura pas d'horreurs liées aux radiations comme la catastrophe de la centrale nucléaire de Tchernobyl.

deuxièmement, le nouveau réacteur pourra fonctionner à la vapeur avec des températures allant jusqu'à 600°C. Par rapport aux VVER conventionnels, qui ont une note critique de 374 ° C, cela ajoutera une efficacité supplémentaire pouvant atteindre un incroyable 40-45%. À l'avenir, l'efficacité pourrait encore augmenter si une turbine à gaz à cycle fermé est connectée au réacteur au lieu d'une turbine à vapeur.

troisièmement, les réacteurs à turbine rapide, en raison des particularités de leur conception, reproduisent eux-mêmes le combustible nucléaire. À l'intérieur de BREST, l'uranium-238 absorbera les neutrons libres et se transformera en un isotope d'un autre élément chimique - le plutonium-239. Et ceci, soit dit en passant, est la farce pour les armes nucléaires. Dans des conditions optimales, la fission d'un noyau d'uranium-235 permettra d'obtenir 1,25 noyaux du nouveau plutonium-239 de qualité militaire à partir d'uranium-238. Cela signifie qu'à chaque cycle de fonctionnement d'un réacteur à neutrons rapides, jusqu'à 20 à 25 % de nouvelles matières fissiles se forment à l'intérieur de celui-ci. Cela semble fantastique.

Notez que la Fédération de Russie est vraiment en avance sur le reste de la planète dans le domaine de ces technologies énergétiques avancées. Ni les États-Unis, ni la France, ni le Japon, ayant commencé des expériences avec du sodium liquide comme vecteur dans des réacteurs à neutrons rapides, n'ont pu parvenir à leur fonctionnement stable. En URSS, en 1968, le BOR-60, un réacteur à neutrons rapides d'une capacité de 60 mégawatts, a été lancé, et il fonctionne avec succès à ce jour. Sa durée de vie a été prolongée jusqu'en 2025. Le réacteur de prochaine génération BN-600 a été lancé dans la région de Sverdlovsk en 1980 et est toujours opérationnel. Sa capacité est de 600 mégawatts, à titre de comparaison, l'expérimental chinois CEFR (China Experimental Fast Reactor), lancé en 2010, ce chiffre est de 45 mégawatts. Le réacteur à neutrons rapides russe le plus récent, le BN-800, a été mis en service en 2015 dans la même centrale nucléaire de Beloyarsk. En plus des applications industrielles, l'installation nucléaire refroidie au sodium a servi de plate-forme d'essais pour les technologies de pointe.

Et sur leur base, près de Tomsk, la construction d'un groupe pilote de démonstration BREST-300-OD avec un porteur de plomb a commencé. En plus du réacteur lui-même, une usine d'assemblage de piles à combustible et une usine de retraitement du combustible usé seront construites au sein d'un même complexe. À long terme, on obtient un cycle du combustible nucléaire presque fermé. Pas mal pour un "pays des stations-service".