De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

Systèmes du futur et stratégies
S. David 1
Institut de Physique Nucléaire
CNRS/IN2P3 et Université Paris XI
91405 Orsay
Résumé
Ce cours tente de discuter des choix futurs qui pourront être faits pour l’énergie nucléaire, et
d’expliciter la physique qui définit les caractéristiques des différentes filières envisageables.
Nous donnons en premier lieu un aperçu de la problématique générale de l’énergie au XXI ème
siècle, qui permet d’avoir une idée de ce qui peut être demandé dans le futur à l’énergie
nucléaire. Nous détaillons ensuite les caractéristiques des filières actuelles, basées sur la
fission de l235U, qui consomment seulement 0,5% du potentiel énergétique total du minerai.
La question des réserves en uranium et de la nécessité de passer à des filières régénératrices
est discutée. Quelques calculs physiques montrent rapidement que la régénération demandera
de changer de technologie, de développer des réacteurs rapides pour le cycle uranium, ou des
réacteurs à sels fondus basés sur le cycle du thorium. Les deux cycles uranium et thorium sont
comparés, sur la base des inventaires en matière fissile, de souplesse de déploiement, et
d’efforts de R&D à mener avant d’atteindre le stade industriel. En guise de conclusion, nous
revenons sur des discussions abordées pendant l’école Joliot-Curie, en tentant de donner
quelques points d’éclaircissement sur les différentes stratégies qui peuvent être adoptée dans
les années à venir.
Abstract
This lecture deals with the different nuclear technologies which could be developed in the
future. We present some physical aspects of future fission-based nuclear reactors. First, we
give an overview of the energy problematic in the coming century, in order to define what
could be requested from nuclear power. We describe the present reactors, based on the fission
of U-235. They require around 200 tons of natural uranium to fission only 1 ton of fissile
material. Regarding the estimated uranium resources, the question of the transition towards
breeding reactors is discussed. Some simple calculations show that breeding of plutonium can
be reached only with a fast neutron spectrum. For the thorium cycle, breeding with thermal
neutrons requires the use of molten salt reactors. These two fuel cycles are compared in term
of fissile inventory, ability of deployment, and R&D efforts. As a conclusion, we discuss
some questions which showed up during the Joliot-Curie school, concerning the different
strategies which could be chosen in the coming years.
1 sdavid@ipno.in2p3.fr
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