NUCLÉAIRE Applications civiles

Filières nucléaires et développement

L' expérience acquise lors de la construction et, surtout, de l'exploitation des centrales nucléaires est un élément essentiel dans l'évaluation de leurs performances, de leurs avantages et de leurs problèmes éventuels. Cela conduit naturellement à grouper les différentes filières en fonction de leur maturité et du niveau de l'expérience acquise : les filières éprouvées (essentiellement les filières à eau), les filières bénéficiant d'une certaine expérience à l'échelle industrielle (réacteurs à neutrons thermiques à haute température ou H.T.R. – High Temperature Reactor –, réacteurs à neutrons rapides à sodium liquide) et les filières qui en sont encore à l'état de concept, même si certaines d'entre elles ont pu faire l'objet, dans les années 1950 ou 1960, d'expériences plus ou moins poussées (sels fondus, réacteurs sous-critiques pilotés par des accélérateurs, cycle thorium...).

De plus, pour bien comprendre les enjeux des différentes filières, il est aujourd'hui indispensable de situer leurs performances par rapport à l'utilisation des ressources naturelles de matière fissile (²³⁵U) et fertiles (²³⁸U et ²³²Th), à l'emploi du plutonium produit et à la gestion des déchets (atomes lourds transuraniens produits par captures successives de neutrons et produits de fission). On peut classer les filières en fonction de leurs caractéristiques dans ces domaines, en distinguant les filières à uranium et celles à thorium.

Les filières à base d'uranium produisent et consomment du plutonium ainsi que d'autres actinides, dits mineurs parce qu'en quantité beaucoup plus faible. Il est assez commode de classer ces filières en fonction du rôle qu'elles jouent vis-à-vis de ces éléments (cf. encadré).

Les filières à base de thorium produisent très peu d'actinides mineurs transuraniens (éléments dont le nombre atomique est supérieur à celui de l'uranium – neptunium, plutonium, américium, etc.), mais en produisent d'autres (²³²U et ²³⁴U, ²³¹Pa), non moins radiotoxiques à très long terme. Elles ont besoin d'être amorcées avec une matière fissile (²³⁵U ou ²³⁹Pu) mais, à terme, elles peuvent, sous certaines conditions, fonctionner avec un cycle ²³³U / thorium auto-entretenu en produisant autant de ²³³U qu'elles en consomment.

Ce peut être notamment le cas de la filière à base de thorium dite à « sels fondus » (le combustible est sous la forme de sel fondu) : une partie du sel est extraite du réacteur à intervalles réguliers pour en retirer les produits de fission, puis est réintroduite. Les transuraniens sont en permanence sous flux neutronique, ce qui est favorable à leur destruction. L'extraction quasi continue des produits de fission exerce un effet favorable sur le bilan neutronique, car elle évite l'absorption correspondante de neutrons.