Un surgénérateur est un type de réacteur nucléaire spécialement conçu pour créer plus de matière fissile (combustible nucléaire) qu’il n’en consomme. Selon le taux de reproduction d’un réacteur, il peut produire du nouveau combustible à un taux plus ou moins élevé. Le rapport de reproduction représente le nombre de nouveaux atomes fissiles créés pour chaque événement de fission. La limite supérieure théorique du taux de reproduction est de 1.8, alors que la plupart des surgénérateurs sont conçus pour produire à peu près autant de matières fissiles qu’ils en consomment. On espère que les surgénérateurs remplaceront la génération actuelle de réacteurs conventionnels à mesure que les progrès de l’énergie nucléaire se poursuivent.
La plupart des réacteurs nucléaires traditionnels créent du combustible supplémentaire pendant leur fonctionnement, ce qui augmente le rendement énergétique. Au fur et à mesure que l’industrie nucléaire s’est développée, ces ratios ont été poussés de plus en plus haut, conduisant à de meilleures économies de combustible. Il existe encore des obstacles techniques au développement de réacteurs surgénérateurs rentables, mais les surgénérateurs peuvent revendiquer un certain nombre d’avantages que les réacteurs traditionnels ne peuvent pas offrir. Le plus important est qu’après un chargement initial d’uranium ou de plutonium enrichi, un surgénérateur peut ensuite être alimenté uniquement par des chargements périodiques d’uranium (naturel) non enrichi ou (dans un autre type de surgénérateur) de thorium. Le thorium est environ quatre fois plus abondant dans la croûte terrestre que l’uranium, présente très peu de risque d’armement et produit des déchets nucléaires dont l’intensité diminue beaucoup plus rapidement que les déchets d’une centrale conventionnelle.
L’une des préoccupations concernant les réacteurs surgénérateurs est qu’en produisant du combustible nucléaire prêt pour la bombe, tel que le plutonium, ils créent un risque d’armes nucléaires. Ce problème est résolu par une étape de prétraitement nucléaire où d’autres éléments tels que le curium et le neptunium sont ajoutés en infimes quantités au plutonium. Cette forme de traitement n’a aucun effet sur l’utilisation du plutonium comme combustible de réacteur, mais rend extrêmement difficile l’utilisation du matériau pour créer une bombe atomique, même si elle utilise une conception très sophistiquée.
Deux types de réacteurs surgénérateurs ont été proposés. Le premier, le surgénérateur à neutrons rapides, utilise une charge initiale de combustible de plutonium, ne nécessitant ensuite que de l’uranium naturel pour l’énergie. Quelques prototypes de reproducteurs rapides ont été construits, et le Japon, la Chine, la Corée et la Russie engagent tous des fonds pour un développement continu. Le deuxième type de surgénérateur est un surgénérateur thermique, qui utilise une charge initiale de combustible d’uranium enrichi, puis n’utilise que du thorium. Les surgénérateurs thermiques n’ont été construits qu’à petite échelle jusqu’à présent, l’Inde faisant les premiers pas vers un développement à l’échelle industrielle, depuis 2006.