Les réacteurs refroidis par eau jouent depuis la première heure un rôle important dans le secteur nucléaire commercial et représentent aujourd’hui plus de 95 % des réacteurs de puissance civils en service dans le monde. En outre, la plupart des réacteurs nucléaires qui sont mis au point et construits sont des modèles refroidis par eau.
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Réacteurs refroidis par eau
Les réacteurs refroidis par eau ont été la cheville ouvrière du secteur nucléaire pendant le XXe siècle. Sur 442 réacteurs actuellement en service, 96 % sont refroidis par eau. Les autorisations d’exploitation de nombreuses centrales nucléaires prévoyaient au départ 40 années d’exploitation. Cependant, les connaissances dans ce domaine ayant progressé, on étend à présent la durée de vie de ces centrales à 60 ans, et il n’est pas exclu qu’elles soient exploitées encore plus longtemps. On peut donc s’attendre à ce que les réacteurs refroidis par eau continuent de jouer un rôle important au XXIe siècle.
Les réacteurs à eau ordinaire (REO), qui constituent l’essentiel du parc mondial, se divisent en deux catégories : les réacteurs à eau sous pression (REP) produisent la vapeur qui sert à actionner la turbine dans un générateur de vapeur séparé, tandis que les réacteurs à eau bouillante (REB) utilisent directement la vapeur produite à l’intérieur du cœur du réacteur pour faire tourner la turbine. L’ensemble des REO fonctionnent à l’aide de combustible enrichi d’un isotope fissile, l’uranium 235.
Les réacteurs à eau lourde (REL) utilisent de l’eau « enrichie », à savoir une eau dont les molécules d’hydrogène sont remplacées à plus de 99 % par du deutérium, un isotope lourd de l’hydrogène. Cette eau lourde, qui sert de modérateur, améliore globalement l’économie de neutrons, et permet au réacteur d’utiliser un combustible non enrichi.
On applique toujours dans la conception et l’exploitation de modèles existants et avancés de réacteurs refroidis par eau les nombreux enseignements qui ont été tirés des 50 années d’exploitation des réacteurs refroidis par eau, notamment des trois accidents majeurs qui se sont produits pendant cette période. Parmi les progrès dont a récemment fait l’objet ce type de réacteurs, des améliorations ont été apportées aux modèles existants et de nouveaux modèles ont été mis au point, l’objectif étant toujours de renforcer la sûreté, d’utiliser plus efficacement les ressources et d’accroître la rentabilité. Les recherches sur les réacteurs refroidis par eau sont également axées sur la conception, la mise à l’essai et la construction en usine de petits modules de réacteurs à eau sous pression intégrés.
Si un certain nombre de modèles avancés sont aujourd’hui en cours de construction et prêts à l’emploi, la filière des réacteurs refroidis par eau continue d’innover dans les domaines de la sûreté, des technologies de fabrication et de l’économie. Les systèmes de sûreté intégrés dans les modèles avancés d’aujourd’hui comprennent des fonctionnalités passives qui ne nécessitent pas d’alimentation électrique, disposent de réserves d’eau accrues et permettent dès lors un fonctionnement pendant plusieurs jours, au lieu de quelques heures en conditions de fonctionnement imprévues (une interruption totale et prolongée de l’alimentation électrique de la centrale, par exemple).
Des travaux de recherche-développement portant sur les réacteurs refroidis par eau supercritique (RESC) sont menés en vue d’améliorer l’efficience thermique et la rentabilité des centrales. L’eau se trouve à l’état supercritique lorsqu’elle est portée au-delà de sa température et de sa pression critiques ; on ne distingue alors plus la phase liquide de la phase vapeur. L’eau supercritique est couramment utilisée dans les modèles avancés de centrales au charbon, au mazout et au gaz. Le rendement des RESC est supposé être environ 1,3 fois supérieur à celui des modèles classiques refroidis par eau.
À l’échelle internationale, l’Agence encourage l’échange d’informations sur les progrès technologiques liés aux réacteurs refroidis par eau et offre un cadre de collaboration sur les innovations dans ce domaine. Elle contribue également à la mise en commun d’informations et d’éléments d’explication objectifs et fiables sur les technologies de pointe employées dans ces réacteurs. Les États Membres choisissent les domaines d’intérêt pour lesquels ils souhaitent engager une collaboration internationale au sein des groupes de travail techniques de l’AIEA sur les technologies avancées pour les REO et les REL. Ces groupes d’experts, qui remettent des avis et apportent leur soutien à la mise en œuvre des programmes, constituent un réseau mondial d’excellence et d’expertise pour le développement des technologies associées aux réacteurs refroidis par eau.
