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Réacteur nucléaire de recherche

Un réacteur nucléaire de recherche sert principalement de source de neutrons pour la recherche et développement de la filière électronucléaire par l'étude du comportement des matériaux et des combustibles nucléaires face à des sollicitations neutroniques, thermohydrauliques ou chimiques représentatives du fonctionnement en vraie grandeur d'un réacteur industriel.

Un réacteur de recherche peut servir aussi à la formation des personnels de l'industrie électronucléaire, à la médecine nucléaire pour la production de radioisotopes médicaux, ou à l'industrie nucléaire militaire.

Contrairement aux réacteurs de puissance utilisés pour la production d'électricité ou la propulsion nucléaire, le but d'un réacteur de recherche n'est pas de fournir de l'énergie, bien que son principe physique soit fondamentalement le même.

C’est à Enrico Fermi que l'on doit le premier réacteur nucléaire de recherche : la Chicago Pile-1 en 1942.

Aujourd'hui, plus de 200 réacteurs nucléaires de recherche sont en fonctionnement dans plus de 60 pays, mais seuls une quarantaine ont une puissance significative (supérieure à 5 mégawatts).

Les réacteurs de recherche peuvent être divisés en cinq familles distinctes :

  • les réacteurs à faisceaux de neutrons ;
  • les réacteurs d'irradiation ;
  • les maquettes critiques ;
  • les réacteurs d'études des accidents graves ;
  • les réacteurs d'enseignement.
Le réacteur de recherche de type TRIGA de General Atomics.

Types de réacteurs par application

Réacteurs à faisceaux de neutrons

Les réacteurs dits « à faisceaux de neutrons » sont destinés principalement à la recherche fondamentale sur les matériaux. Les neutrons (essentiellement des neutrons thermiques) sont sortis du cœur du réacteur et sont utilisés à l'extérieur pour faire des analyses par diffraction de neutrons ou bien par diffusion.

Quelques exemples de réacteurs de recherche de ce type :

  • RHF à l'Institut Laue-Langevin (ILL) (France) ;
  • Orphée (France) ;
  • HFIR (États-Unis) ;
  • MURR (États-Unis) ;
  • BER-II (Allemagne) ;
  • JRR3M (Japon).

Réacteurs d'irradiation

Les réacteurs d'irradiation sont des réacteurs destinés à l'étude et au test de matériaux qui entreront dans la composition de composants de réacteurs ou de combustibles nucléaires. L'acronyme anglais utilisé pour désigner ce type de réacteurs est MTR (Material Test Reactor)

Quelques exemples de réacteurs d'irradiation :

  • OSIRIS (France) ;
  • HBWR (Norvège) ;
  • Hanaro (Corée du Sud) ;
  • JMTR (Japon) ;
  • RJH (France), mise en service prévue pour 2020

Maquettes critiques

Les réacteurs maquette sont des petits réacteurs de très faible puissance thermique et de faibles flux neutroniques qui sont destinés à la qualification expérimentale de données théoriques ou de calculs en neutronique et en physique des cœurs.

Quelques réacteurs maquette :

Réacteurs d'études des accidents graves

Ils sont destinés à l'étude d'accidents par la mise en œuvre de situations accidentelles volontaires (augmentations contrôlées de pression, de température, perte de réfrigérant, etc.)

Exemples de réacteurs de ce type :

Réacteurs d'enseignement

Les réacteurs qualifiés de réacteurs d'enseignement sont de petits réacteurs représentant de réels réacteurs de puissance mais à échelle réduite. Ils sont utilisés dans le cadre de la formation continue ou de l’enseignement universitaire.

Exemples de réacteurs d'enseignement :

Types de réacteurs par fonctionnement

les réacteurs à eau lourde

Les réacteurs à eau lourde permettent d’obtenir des flux de neutrons thermiques importants sortis du réacteur sous forme de faisceaux. Ils sont utilisés principalement en recherche fondamentale et pour la production de plutonium militaire.

les réacteurs à eau légère

Les réacteurs à eau légère plus adaptés aux tests de matériaux. On peut distinguer deux sous-catégories :

  • les réacteurs "piscine", refroidis et modérés à l’eau, généralement polyvalents et très simples d’accès et d’utilisation,
  • les réacteurs à eau sous pression, pouvant fonctionner à des puissances supérieures à celles des réacteurs "piscine", dont l’utilisation expérimentale est plus délicate du fait de la présence du caisson contenant le cœur du réacteur.

Réacteurs de recherche dans le monde
Payslocalisationréacteurannée de mise en servicepuissance (MW)Type de réacteurType de combustibleFlux neutrons thermiques (n/s/cm2)Flux neutrons rapides (n/s/cm2)rechercheirradiationsisotopes
Afrique du SudPelindabaSafari196520Caisson eau légèreplaques 93 %1,2 × 10142,8 × 1014XXX
AllemagneGeesthachtFRG-119585Piscine eau légèrePlaques 20 %6 × 10134 × 1013XX
AllemagneJülichFRJ-2196223Caisson eau lourdeTubes 93 %2 × 10145 × 1013XXX
AllemagneBerlinBER-II197310Piscine eau légèrePlaques 93 %2 × 10141,4 × 1013X
ArgentineEzeizaRA-319683Piscine eau légèrePlaques 90 %4 × 1013XX
AustralieLucas HeightHifar195810Caisson eau légèreTubes 60 %1,4 × 10144 × 1013XX
AutricheSeibersdorfAstra196010Piscine eau légèrePlaques 20 %1,7 × 10141,3 × 1014XX
BelgiqueMolBR-21961100Caisson eau légèreTubes 93 %9 × 10147 × 1014XXX
BrésilSao PauloIEA-R119572Piscine eau légèrePlaques 20 %3 × 10133 × 1013XX
CanadaChalk RiverMAPLE 1 et 2199910Piscine eau légèreCrayons 20 %10155 × 1013X
Corée du SudDaejonHanaro199530Piscine eau légère et caisson eau lourdeCrayons 20 %2 × 10141014XXX
États-UnisMIT CambridgeMITR19585Caisson eau lourdePlaques 93 %2 × 10141014X
États-UnisGaithersburgNBSR196720Caisson eau lourdePlaques 93 %4 × 10140,3 × 1014XX
États-UnisIdahoATR1967250Caisson eau légèrePlaques 93 %8,5 × 10141,8 × 1014XX
États-UnisMissouri UniversityMURR196610Caisson eau légèrePlaques 93 %2 × 10141014XX
États-UnisOak RidgeHFIR197285Caisson eau légèrePlaques 93 %4 × 10141014XXX
GrèceAthènesDemocritus19615Piscine eau légèrePlaques 93 %0,6 × 10140,15 × 1014XX
HongrieBudapestVVR195910Caisson eau légèreTubes 36 %1,6 × 10141014XXX
IndeMumbaiDhruva1985100Caisson eau légèreCrayons uranium naturel1,8 × 1014XXX
IndonésieSerpongRSG-GAS198730Piscine eau légèrePlaques 20 %3 × 10140,9 × 1014XXX
JaponTokai MuraJRR-2196010Caisson eau lourdeCrayons 45 %1,3 × 1014XX
JaponTokai MuraJRR-3M199020Piscine eau légère et caisson eau lourdePlaques 20 %3 × 1014XX
JaponOaraïJMTR196850Caisson eau légèrePlaques 45 %4 × 10144 × 1014XX
MarocMaâmoraTRIGA20092 ? ? ? ? ? ? ?
NorvègeHaldenHBWR195925Caisson eau lourdeCrayons 4 %10141014XX
PakistanRawalpindiPARR-119659PiscinePlaques 20 %10142,5 × 1014XX
Pays-BasPettenHFR196145Caisson eau légèrePlaques 93 %2,7 × 10144,5 × 1014XXX
PologneSwierkMaria197430PiscineTubes 36 %3,5 × 10141,5 × 1014XXX
RoumaniePitestiTriga-II197914Piscine eau légèreCrayons 20 %2,6 × 10142,6 × 1014XXX
RussieMoscouIR-819578Piscine eau légèreTubes 10 %2,5 × 10140,6 × 1014XX
RussieSt-PetersbourgWWR-M195918Caisson eau légèreTubes 90 %4 × 10141,5 × 1014XXX
RussieMoscouMR196340Piscine eau légèreTubes 90 %1,5 × 10143 × 1014XX
RussieDimitrovgradSM-21961100Caisson eau légèrePlaques 90 %2 × 10145 × 1014XXX
RussieDimitrovgradMIR-M11966100Piscine eau légèreTubes 90 %5 × 10142 × 1014XX
TurquieCekmeçeTR-219815Piscine eau légèrePlaques 20 %0,5 × 10140,7 × 1014XX

Réacteurs de recherche en France
Payslocalisationréacteurannée de mise en servicepuissanceType de réacteurType de combustibleFlux neutrons thermiquesFlux neutrons rapidesrechercheirradiationsisotopes
FranceSaclayOSIRIS196670 MWPiscine eau légèrePlaques 20 %4 × 10144 × 1014XXX
FranceILL GrenobleRHF197157 MWcaisson eau lourdePlaques 93 %1,5 × 1015X
FranceSaclayORPHEE198014 MWPiscine eau légère et caisson eau lourdePlaques 93 %3 × 1014X
FranceCadaracheCABRI196325 MWPiscine eau légèrecrayons 2,8 %--
FranceCadaracheEOLE1965500 WPiscine eau légèrecrayons 2,8 %--
FranceCadaracheMASURCA19665 kWneutrons rapidescrayons 2,8 %--
FranceCadaracheMINERVE1977100 WPiscine eau légèrecrayons 2,8 %--

Voir aussi
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