De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

longue, tant que l’on n’a pas au préalable décidé d’une gestion complète, forcément à moyen
ou long terme, de l’inventaire en plutonium. La régénération du plutonium dans les RNR
permet de multiplier les ressources énergétiques, en tirant de l’uranium près de deux cents fois
plus d’énergie que ne le permettent les REP actuels, ce qui préserve les ressources naturelles.
L’inventaire en plutonium doit être adapté aux besoins associés au déploiement, dans un
avenir plus ou moins proche, des réacteurs à neutrons rapides de 4 e génération.
Dans le cas d’un déploiement retardé de ces réacteurs futurs, des études ont donc porté sur
une stabilisation de l’inventaire en plutonium à travers un multirecyclage de celui-ci.
Différents concepts d’assemblages combustibles (assemblages courants MOX UE, MIX et
Corail, crayons spécifiques placés dans des assemblages APA de conception nouvelle) ont été
étudiés pour maîtriser l’inventaire en plutonium, dans un parc de réacteurs à eau pressurisée.
Le multirecyclage du plutonium a pour effet de diminuer la “qualité isotopique” du plutonium
c’est-à-dire le pourcentage d’isotopes impairs fissiles ( 239 Pu et 241 Pu) du plutonium. Cette
baisse de la matière fissile contenue dans le combustible doit être compensée par un apport
supplémentaire en uranium enrichi. Les quantités de plutonium et d’actinides mineurs
produites (valeurs positives) ou consommées (valeurs négatives) par ces concepts ainsi que
par un assemblage UOX sont reportées dans le tableau 11 Les valeurs sont données après
quelques recyclages, les performances variant peu d’un cycle à son suivant.
Le recyclage du plutonium amène un accroissement de la production d’actinides mineurs en
relation avec une plus grande consommation du plutonium. Par exemple, par rapport à un parc
de réacteurs utilisant des assemblages UOX (producteur de 26 kg de Pu par TWhe), la
production d’actinides mineurs est multipliée par 2,9 pour le concept Corail (producteur de
seulement 1,3 kg de Pu par TWhe) et par 7 pour le concept MOX UE (consommateur de 59
kg de Pu par TWhe). Dès le premier recyclage, le combustible MOX usé contient plus
d’actinides mineurs (de l’ordre de sept fois plus d’américium et de curium) que le
combustible UOX usé.
Tableau 11 : performances de différents concepts d’assemblage en REP pour la gestion du plutonium.
11.3 Transmutation des actinides mineurs en réacteurs à eau sous pression
La principale limitation à l’introduction d’actinides mineurs en réacteur de type REP est liée à
leur impact direct et à celui de leurs descendants par transmutation sur les coefficients de
réactivité et cinétiques du cœur. Ceci se traduit par :
• une dégradation des coefficients de température (effet Doppler) ;
• une réduction moindre de la réactivité liée à la vidange du caloporteur ;
• une diminution plus faible de la réactivité au cours du cycle en réacteur ;
• une dégradation de l’efficacité du bore soluble.
Les études ont été menées pour quantifier ces évolutions des coefficients de sûreté dans la
version standard des REP ou dans des versions avec un rapport de modération accru (RMA),
permettant justement d’adapter le spectre neutronique à des valeurs acceptables des
coefficients de sûreté en présence d’actinides dans le cœur. On obtient ce rapport de
modération accru dans un REP soit en enlevant quelques crayons dans l’assemblage (ce qui
augmente le volume d’eau modératrice), soit en repensant son dessin. Les études les plus
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