Les réacteurs nucléaires peuvent être classés de plusieurs manières différentes : selon le type de réaction nucléaire, le matériau modérateur utilisé, le réfrigérant utilisé, la génération du réacteur, la phase combustible, le type de combustible et l’utilisation. En comptant les réacteurs de recherche, il en existe des milliers dans le monde, classés dans de nombreuses catégories différentes. Dans cet article, je vais passer en revue les schémas de classification des réacteurs nucléaires un à la fois.
Dans cet article, nous n’examinons que les réacteurs nucléaires à fission, c’est-à-dire les réacteurs qui brisent les noyaux, plutôt que les réacteurs à fusion, qui les fusionnent. Les réacteurs à fusion sont encore une technologie hautement expérimentale dans les premiers stades de développement, tandis que les réacteurs à fission sont utilisés depuis plus de 60 ans.
Le type de réaction nucléaire fait généralement référence au fait que le réacteur nucléaire utilise des neutrons lents (thermiques) ou des neutrons rapides. La plupart des réacteurs utilisant des neutrons rapides appartiennent à la catégorie des réacteurs surgénérateurs rapides, tandis que la plupart utilisant des neutrons lents sont appelés réacteurs thermiques. Les réacteurs thermiques sont les moins chers et les plus courants, principalement parce qu’ils peuvent utiliser de l’uranium naturel non enrichi. Les neutrons dans les réacteurs thermiques sont appelés lents car le réacteur utilise un matériau modérateur pour ralentir les neutrons par rapport à leur vitesse naturelle lorsqu’ils sont éjectés des noyaux atomiques brisés, ce qui est assez rapide, plus proche de la vitesse et de la chaleur du milieu combustible environnant. . Les réacteurs à neutrons rapides sont plus chers et nécessitent que le combustible soit plus enrichi, ce qui les rend moins populaires. D’autre part, ils créent plus de carburant qu’ils n’en consomment, ce qui les rend attractifs à long terme.
Le matériau modérateur est le deuxième système de classification des réacteurs nucléaires. Comme indiqué précédemment, seuls les réacteurs nucléaires thermiques utilisent des modérateurs, donc cela ne couvre que ceux-ci. Le graphite, l’eau lourde et l’eau normale sont tous utilisés comme modérateurs. Les réacteurs à graphite et à eau lourde sont plus populaires car ces matériaux modérateurs thermalisent mieux les neutrons, garantissant que l’uranium naturel peut être utilisé et qu’aucun enrichissement n’est nécessaire.
Le prochain schéma de classification est basé sur la génération. Les réacteurs de génération I ont été les premiers réacteurs prototypes, généralement uniques en leur genre. Les réacteurs de génération II ont été conçus pour un usage commercial et basés sur des conceptions standard. Ceux-ci sont entrés en service dans les années 50. Les réacteurs de génération III sont plus modernes, entrant en service à la fin des années 90. Ils sont plus légers et efficaces que la génération précédente. La dernière génération de réacteurs, la génération IV, est actuellement au stade de la recherche et ne devrait pas être déployée avant la fin des années 2020 ou le début des années 2030. Ces réacteurs seront très économiques et produiront un minimum de déchets.
Un autre type de classification est la phase combustible – liquide, solide ou gazeuse. Le solide est le plus typique. Avec la phase vient le type de combustible – uranium ou thorium. Ce sont les deux seuls éléments prêts pour le réacteur disponibles en quantités substantielles sur Terre.
La dernière classification est basée sur l’utilisation – pour les centrales électriques, la propulsion, la production de combustible nucléaire (réacteurs surgénérateurs) ou les réacteurs de recherche. Les générateurs thermoélectriques à radio-isotopes (RTG) sont également parfois associés aux réacteurs nucléaires, bien qu’ils soient quelque peu différents. Les RTG génèrent de l’énergie à partir de la désintégration d’un isotope radioactif.
Et c’est tout. Il existe des manières plus spécifiques de caractériser les réacteurs nucléaires et de nombreuses conceptions à divers stades de développement, mais la quantité de matériel écrit sur les types de réacteurs nucléaires pourrait probablement remplir une petite bibliothèque.