Un réacteur surgénérateur rapide est un type de réacteur nucléaire qui utilise la fission nucléaire pour créer des atomes de plutonium 239 en tant que sous-produit de la division des atomes d’uranium 235. Ce processus crée plus de combustible sous forme de plutonium 239 qu’il n’en utilise. Cette capacité à créer, ou reproduire, du combustible supplémentaire explique le nom donné à ces types de réacteurs. Un réacteur surgénérateur rapide peut produire jusqu’à 30 % de combustible de plus qu’il n’en consomme.
Les réacteurs nucléaires produisent de l’énergie en divisant les atomes de combustibles fissiles, généralement de l’uranium 235. Cela produit également des neutrons libres, des particules du noyau des atomes, qui frappent ensuite d’autres atomes d’uranium, les divisant et favorisant la réaction de fission. Dans les réacteurs nucléaires standard, la plupart de ces neutrons sont maintenus à un faible niveau d’énergie par un système de refroidissement avancé qui utilise normalement l’eau comme fluide. Ceci est fait pour maintenir les neutrons à un niveau d’énergie approprié pour entretenir la réaction de fission.
Dans un réacteur surgénérateur rapide, le système de refroidissement est volontairement moins efficace et est généralement rempli de sodium liquide. Cela maintient les neutrons produits par la réaction de fission à un niveau d’énergie plus élevé. Ces neutrons rapides fournissent l’autre partie du nom commun d’un réacteur surgénérateur rapide. Les neutrons de haute énergie sont moins adaptés pour diviser d’autres atomes d’uranium 235, mais servent à un autre objectif.
Au lieu de séparer les atomes d’uranium 235, les neutrons rapides sont absorbés par les atomes d’uranium 238, qui constituent la majeure partie de la masse de combustible nucléaire dans un réacteur surgénérateur rapide. L’uranium 238 ne convient pas à la fission, mais après avoir absorbé un autre neutron, l’uranium 238 est converti en plutonium 239. Le plutonium 239 est très approprié comme combustible nucléaire et peut être utilisé pour fabriquer des armes nucléaires. Certains atomes de plutonium 239 se désintègrent en un autre isotope de l’uranium, l’uranium 239 qui est également utilisé comme combustible dans les réacteurs nucléaires.
Le plutonium est souvent utilisé pour les armes nucléaires. Pour cette raison, de nombreux réacteurs surgénérateurs qui étaient autrefois opérationnels ont été fermés. D’autres problèmes avec ces types de réacteurs ont contribué à leur baisse de popularité parmi les pays dotés de programmes électronucléaires. Le plutonium 239 doit être extrait des autres composants du combustible nucléaire et c’est un procédé complexe et coûteux. Il peut également être extrêmement dangereux et crée des déchets radioactifs toxiques en tant que sous-produit.