De la fission aux nouvelles filiÃ¨res - Cenbg - IN2P3

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Gtep 30 25 20 15 Renouv. x 200 Economie Efficacité (population?, ...) 10 5 Nucléaire x 10 GES / 2 Charbon «propre» 0 2000 2050 Résoudre le problème nécessitera donc de mettre en place le captage et stockage du CO 2 issu du charbon, développer le nucléaire et encore plus les nouvelles énergies renouvelables. Et cela ne pourra suffire : il faudra mettre en place des politiques d’économie d’énergie et optimiser l’efficacité énergétique. En résumé, aucune source, aucune option ne peut seule résoudre le problème, les batailles de chapelles (entre pro nucléaire et anti, entre pro renouvelable et anti, entre pro sobriété et anti) sont des batailles du siècle passé, qui nous conduiraient à la catastrophe. Si le nucléaire est amené à jouer un rôle pour lutter contre l’effet de serre et remplacer les énergies fossiles qui viendront à disparaître, il faut envisager des taux de croissance qui peuvent atteindre un facteur 10 en 50 ans. Bien entendu un tel développement ne sera pas sans risque : déchets, prolifération, sûreté des installations. Le développement des énergies renouvelables non plus : par exemple, que penser d’un monde où les pays pauvres mourraient de faim, mais produiraient les biocarburants nécessaires aux pays riches ? Et que penser des économies d’énergie ? Le fonctionnement de notre société est basé sur une utilisation massive d’énergie, économiser conduit à une baisse générale de la consommation, une récession économique, une augmentation massive du chômage, serons nous capable de gérer ces problèmes ? Quoi qu’il en soit, c’est maintenant qu’il faut aborder ces questions, et pas dans 20 ans, il sera trop tard. Nous présentons dans ce cours les différents aspects de ce que peut être un nucléaire du futur durable et déployé à grande échelle, du point de vue de la gestion des ressources et des déchets. 342
2 La situation en France Tous les réacteurs électrogènes qui fonctionnent en France sont des REP (Réacteur à Eau Pressurisée) qui utilisent un combustible à base d’uranium enrichi (UOX). La puissance installée est de 63 GWe pour une production annuelle de l’ordre de 420 TWh, soit un taux d’utilisation des réacteurs entre 75 et 80%. Cette production représente environ 75% de la production électrique française. Ce parc nucléaire a été installé rapidement dans les années 70. La durée de vie initiale des réacteurs était de 30 ans. Les études réalisées en cours de fonctionnement permettent d’envisager un prolongement de cette durée de vie à 40 ans, voire au-delà pour les réacteurs les plus récents. Les premiers réacteurs devraient ainsi s’arrêter en 2020. En envisageant une augmentation de la durée de vie moyenne des réacteurs à 45 ans, le rythme d’arrêt des réacteurs serait de l’ordre de 2GWe installés par an, soit une diminution linéaire de la puissance installée du parc actuel de 60 GWe à 0 entre 2020 et 2050. Les premiers réacteurs construits ont une puissance de 900 MWe, alors que les derniers (paliers N4) ont une puissance de 1450 MWe. Les turbines à vapeur utilisées en aval du réacteur pour transformer la chaleur produite en électricité ont un rendement thermique de 33% environ. Ce faible rendement (comparé aux 45% des centrales à gaz) vient essentiellement du fait que l’eau sortant du cœur doit être liquide, et que les tenues sous pression des matériaux permettent d’atteindre des températures de l’ordre de 270 °C. 2.1 Retraitement ou cycle ouvert ? Certains pays comme la Suède ou les Etats-Unis considèrent aujourd’hui ce combustible usé comme un déchet à stocker. En France, on retraite ce combustible pour en extraire la matière dite valorisable, le plutonium et l’uranium. En effet, le plutonium est essentiellement composé de 239 Pu, qui est un noyau fissile au même titre que l’ 235 U. Le retraitement consiste à extraire l’uranium et le plutonium des combustibles usés. Le plutonium est réutilisé sous forme d’un nouveau combustible MOX (Mixed Oxyde), mélange d’uranium appauvri et de plutonium (environ 7% de Pu). Ce combustible MOX est utilisé dans 20 réacteurs REP de 900 MWe, à hauteur de 30% du cœur, et produit aujourd’hui environ 8% de la puissance électrique nucléaire, 92% provenant des combustibles UOX. Aujourd’hui, environ 80% du plutonium issu des UOX usés est recyclé sous forme de MOX. Les UOX usés non retraités sont entreposés tels quels. Lors de la phase de retraitement du combustible UOX usé : 343
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ECOLE INTERNATIONALE JOLIOT-CURIE D
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Cours enseignés aux précédentes
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TABLE DES MATIERES AVANT-PROPOS M.-
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MESURES DE SECTIONS EFFICACES D'INT
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SYSTÈMES DU FUTUR ET STRATÉGIES S
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AVANT-PROPOS Je dédie ce volume de
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LA FISSION : DE LA PHÉNOMÉNOLOGIE
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2 Un peu d’histoire 2.1 La décou
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Lorsque les paramètres de déforma
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veaux de neutrons en fonction d’u
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La méthode de Strutinski est emplo
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L’existence d’un tel îlot est
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les résonances deviennent extrême
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donne la distribution de l’énerg
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du calcul des sections efficaces de
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Γ c r =|γc r |2 : Γ r = ∑ c |
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temps très différentes pour les d
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kins les énergies de déformation
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Fig. 24 - Surface d’énergie pote
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des résultats obtenus dans cette
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De fait, les évaluations réalisé
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[52] D. L. Hill and J. A. Wheeler,
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Physique des Réacteurs Nucléaires
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6 Types de reacteurs nucleaires....
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Ces valeurs seront utilisées en ph
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• en maintenant élevée la secti
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Nous choisissons comme un volume un
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2.1.3 Distribution de flux dans le
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Pour des réacteurs de même compos
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D Δ ϕ + ν Σ ϕ −Σ ϕ + ν Σ
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μ = ∑ μ μ P ( μ) (54) Les neu
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comparaison montre l'importance de
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Δt Δ n + p = ( 1− β ) keff n (
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3.4 Comportement cinétique avec ne
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De cette étude de la période du r
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n = Sl 2 ( 1+ k + k + ..) Sl SΛ Sl
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combustible d F dT ρ et un pour le
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σ poison N poison Δρ = − f (11
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L'évolution de la concentration de
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Pressurised Heavy Water Reactor “
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Modélisation et Evaluation de Donn
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demandées aux évaluations par les
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Photographie de l’expérience JEZ
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Un exemple de données nucléaires
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Γ b . Malheureusement, comme il n
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efficaces de réaction et shape ela
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Signalons cependant que des études
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Le choix entre les approches phéno
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Comme la section efficace de réact
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Jusque là nous n’avons discuté
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avec a le paramètre dit « de dens
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l’énergie du neutron soit suffis
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Si l’on revient un instant en arr
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Schéma des modules du code TALYS h
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Lorsque les données nucléaires é
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Nous nous sommes placés dans un ca
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Sections efficaces de mesurée (sym
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Résultats de calculs de benchmarks
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très favorablement aux données ex
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238 U sont qualitativement en bon a
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Mesure de sections efficaces d’in
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d’énergie E n arrivant sur celle
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modèle optique, σ NC peut être c
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car ∑ J , π P = P ( E*) ⋅ ∑
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la partie droite de la figure 4 [4]
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mesurer la distribution angulaire d
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données expérimentales de Vorotni
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Une version plus sophistiquée de n
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Données et modélisation de la spa
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noyaux résiduels de spallation qui
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Un faisceau de noyaux légers est d
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Un tel détecteur est constitué d
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Fig 12: Sections efficaces doubleme
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CaF2 (signal DE) et de scintillateu
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de validité des modèles de cascad
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10 -6 1 10 10 2 Neutrons /proton /M
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1000MeV Pb+p, INCL43 ABLAV3p 2005/0
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B- Modélisation de la spallation E
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α(Exp(a.cos(θ)) + Exp(-a.cos(θ))
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la distribution de masse des produi
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10 2 Fe + p INCL4-GEMINI INCL4-GEM
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A condition de prendre en compte la
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particulier le recoupement avec les
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Déchets nucléaires : état des li
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I. INTRODUCTION Il m’a paru essen
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Hague (nommées UP2 et UP3 ; UP1 es
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En conclusion : « la transmutation
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En ce qui concerne les déchets en
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COMMUNIQUE DE PRESSE DU GROUPE AREV
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Processus et faisabilité de la tra
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Sommaire 1 Les bases physiques de l
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Le principe de la transmutation con
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Section efficace 99 Tc (n,γ) Captu
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Figure n° 3 : Section efficace de
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Isotope Réacteur à neutrons lents
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243 Cm 242 Am 235 U 236 U 237 U 238
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400 350 Rapport des masses produite
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• La nécessité de procéder à
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La figure suivante, montre l’inci
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Le remplacement d’U238 par du Np
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Dans un spectre de réacteur REP, p
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Production (kg/Twhe) Isotope Pério
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Mesure et analyse des sections effi
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PORQUET Marie-Geneviève CSNSM - B
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