- Réacteur de recherche
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Le réacteur de recherche de type TRIGA de General Atomics
Un réacteur de recherche est un réacteur nucléaire qui sert principalement de source de neutrons. 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.
La fonction d'un réacteur de recherche est de participer à la phase de R&D 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.
C’est à Enrico Fermi que l'on doit le premier réacteur nucléaire de recherche : la pile atomique de Chicago 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
Sommaire
Types de réacteurs par application
Réacteurs à faisceaux de neutrons
Les réacteurs dits "à faisceaux de neutrons" sont dédiés 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'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 dédiés 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 :
Maquettes critiques
Les réacteurs maquette sont des petits réacteurs de très faible puissance thermique et de faibles flux neutroniques qui sont dédiés à la qualification expérimentale de données théoriques ou de calculs en neutronique et en physique des cœurs.
Quelques réacteurs maquette :
- Masurca (France) ;
- Éole (France) ;
- Minerve (France) ;
- Isis (France) ;
- BR-1 (Belgique).
Réacteurs d'études des accidents graves
Dédiés 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 :
- Phébus (France) ;
- Cabri (France).
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 :
- Ulysse (France) ;
- Minerve (France) ;
- Azur (France).
Types de réacteurs par fonctionnement
les réacteurs à eau lourde
Ils permettent d’obtenir des flux de neutrons thermiques importants sortis du réacteur sous forme de faisceaux. Ils sont utilisés principalement en recherche fondamentale.
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 coeur du réacteur.
Réacteurs de recherche dans le monde
Pays localisation réacteur année de mise en service puissance (MW) Type de réacteur Type de combustible Flux neutrons thermiques (n/s/cm2) Flux neutrons rapides (n/s/cm2) recherche irradiations isotopes Afrique du Sud Pelindaba Safari 1965 20 Caisson eau légère plaques 93% 1.2 1014 2.8 1014 X X X Allemagne Geesthacht FRG-1 1958 5 Piscine eau légère Plaques 20 % 6 1013 4 1013 X X Allemagne Jülich FRJ-2 1962 23 Caisson eau lourde Tubes 93 % 2 1014 5 1013 X X X Allemagne Berlin BER-II 1973 10 Piscine eau légère Plaques 93 % 2 1014 1.4 1013 X Argentine Ezeiza RA-3 1968 3 Piscine eau légère Plaques 90 % 4 1013 X X Australie Lucas Height Hifar 1958 10 Caisson eau légère Tubes 60 % 1.4 1014 4 1013 X X Autriche Seibersdorf Astra 1960 10 Piscine eau légère Plaques 20% 1.7 1014 1.3 1014 X X Belgique Mol BR-2 1961 100 Caisson eau légère Tubes 93 % 9 1014 7 1014 X X X Brésil Sao Paulo IEA-R1 1957 2 Piscine eau légère Plaques 20% 3 1013 3 1013 X X Canada Chalk River MAPPLE 1 et 2 1999 10 Piscine eau légère Crayons 20% 1015 5 1013 X Corée du Sud Daejon Hanaro 1995 30 Piscine eau légère et caisson eau lourde Crayons 20% 2 1014 1014 X X X Etats-Unis MIT Cambridge MITR 1958 5 Caisson eau lourde Plaques 93% 2 1014 1014 X Etats-Unis Gaithersburg NBSR 1967 20 Caisson eau lourde Plaques 93% 4 1014 0.3 1014 X X Etats-Unis Idaho ATR 1967 250 Caisson eau légère Plaques 93% 8.5 1014 1.8 1014 X X Etats-Unis Missouri University MURK 1966 10 Caisson eau légère Plaques 93% 2 1014 1014 X X Etats-Unis Oak Ridge HFIR 1972 85 Caisson eau légère Plaques 93% 4 1014 1014 X X X Grèce Athènes Democritus 1961 5 Piscine eau légère Plaques 93% 0.6 1014 0.15 1014 X X Hongrie Budapest VVR 1959 10 Caisson eau légère Tubes 36% 1.6 1014 1014 X X X Inde Mumbai Dhruva 1985 100 Caisson eau légère Crayons uranium naturel 1.8 1014 X X X Indonésie Serpong RSG-GAS 1987 30 Piscine eau légère Plaques 20 % 3 1014 0.914 X X X Japon Tokai Mura JRR-2 1960 10 Caisson eau lourde Crayons 45% 1.3 1014 X X Japon Tokai Mura JRR-3M 1990 20 Piscine eau légère et caisson eau lourde Plaques 20% 3 1014 X X Japon Oaraï JMTR 1968 50 Caisson eau légère Plaques 45% 4 1014 4 1014 X X Norvège Halden HBWR 1959 25 Caisson eau lourde Crayons 4% 1014 1014 X X Pakistan Rawalpindi PARR-1 1965 9 Piscine Plaques 20% 1014 2.5 1014 X X Pays-Bas Petten HFR 1961 45 Caisson eau légère Plaques 93% 2.7 1014 4.5 1014 X X X Pologne Swierk Maria 1974 30 Piscine Tubes 36% 3.5 1014 1.5 1014 X X X Roumanie Pitesti Triga-II 1979 14 Piscine eau légère Crayons 20% 2.6 1014 2.6 1014 X X X Russie Moscou IR-8 1957 8 Piscine eau légère Tubes 10% 2.5 1014 0.6 1014 X X Russie St-Petersbourg WWR-M 1959 18 Caisson eau légère Tubes 90% 4 1014 1.5 1014 X X X Russie Moscou MR 1963 40 Piscine eau légère Tubes 90% 1.5 1014 3 1014 X X Russie Dimitrovgrad SM-2 1961 100 Caisson eau légère Plaques 90% 2 1014 5 1014 X X X Russie Dimitrovgrad MIR-M1 1966 100 Piscine eau légère Tubes 90% 5 1014 2 1014 X X Turquie Cekmeçe TR-2 1981 5 Piscine eau légère Plaques 20% 0.5 1014 0.7 1014 X X Réacteurs de recherche en France
Pays localisation réacteur année de mise en service puissance (MW) Type de réacteur Type de combustible Flux neutrons thermiques Flux neutrons rapides recherche irradiations isotopes France Saclay OSIRIS 1966 70 Piscine eau légère Plaques 20% 4 1014 4 1014 X X X France Grenoble ILL 1971 57 caisson eau lourde Plaques 93 % 1.5 1015 X France Saclay ORPHEE 1980 14 Piscine eau légère et caisson eau lourde Plaques 93 % 3 1014 X France Cadarache PHEBUS 1978 40 Piscine eau légère crayons 2.8% - - France Cadarache CABRI 1963 25 Piscine eau légère crayons 2.8% - - France Cadarache RJH 2014 100 Piscine eau légère Plaques 20% X X
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