Réacteur De Génération IV: Combler les lacunes des installations nucléaires actuelles

Par Fouad Sabry

Qu'est-ce qu'un réacteur de génération IV

Le Forum international Génération IV effectue des recherches sur la viabilité commerciale d'un certain nombre de conceptions de réacteurs nucléaires différents qui relèvent du terme générique "génération Réacteurs IV." Ils sont motivés par de nombreux objectifs différents, dont certains incluent une sécurité accrue, une durabilité accrue, une efficacité accrue et des coûts réduits.

Comment vous en bénéficierez

(I) Insights et validations sur les sujets suivants :

Chapitre 1 : Réacteur de génération IV

Chapitre 2 : Réacteur nucléaire

Chapitre 3 : Réacteur surgénérateur

Chapitre 4 : Réacteur à neutrons rapides

Chapitre 5 : Réacteur rapide intégré

Chapitre 6 : Réacteur à sels fondus

Chapitre 7 : Combustible nucléaire

Chapitre 8 : Réacteur à eau supercritique

Chapitre 9 : Réacteur à gaz à haute température

Chapitre 10 : Réacteur rapide refroidi au plomb

Chapitre 11 : Réacteur rapide refroidi au sodium

Chapitre 12 : Cycle du combustible au thorium

Chapitre 13 : Moi liquide réacteur refroidi par tal

Chapitre 14 : Rechargement en ligne

Chapitre 15 : Réacteur au thorium à fluorure liquide

Chapitre 16 : Réacteur à ondes progressives

Chapitre 17 : Liste des conceptions de petits réacteurs modulaires

Chapitre 18 : TerraPower

Chapitre 19 : Réacteur BN-1200

Chapitre 20 : Réacteur à sels fondus intégré

Chapitre 21 : BREST (réacteur)

(II) Répondre aux principales questions du public sur le réacteur de génération iv.

(III) Exemples concrets d'utilisation de la génération iv réacteur dans de nombreux domaines.

(IV) 17 annexes pour expliquer, brièvement, 266 technologies émergentes dans chaque industrie pour avoir une compréhension complète à 360 degrés des technologies des réacteurs de génération iv.

À qui s'adresse ce livre

Professionnels, étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs, passionnés, amateurs et ceux qui veulent aller au-delà des connaissances ou des informations de base pour tout type de réacteur de génération iv.

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 16 oct. 2022

Aperçu du livre

Copyright

Réacteur de génération IV Copyright © 2022 par Fouad Sabry. Tous droits réservés.

Tous droits réservés. Aucune partie de ce livre ne peut être reproduite sous quelque forme ou par quelque moyen électronique ou mécanique, y compris les systèmes de stockage et de récupération de l’information, sans l’autorisation écrite de l’auteur. La seule exception est faite par un examinateur, qui peut citer de courts extraits dans une critique.

Couverture dessinée par Fouad Sabry.

Ce livre est une œuvre de fiction. Les noms, les personnages, les lieux et les incidents sont soit des produits de l’imagination de l’auteur, soit utilisés de manière fictive. Toute ressemblance avec des personnes réelles, vivantes ou mortes, des événements ou des lieux est entièrement fortuite.

Bonus

Vous pouvez envoyer un e-mail à [e-mail] avec pour objet « Generation IV Reactor: Overcoming the gaps of current nuclear power installations », et vous recevrez un e-mail contenant les premiers chapitres de ce livre.

Fouad Sabry

Visitez le site Web de 1BK à l’adresse

www.1BKOfficial.org

Préface

Pourquoi ai-je écrit ce livre ?

L’histoire de l’écriture de ce livre a commencé en 1989, alors que j’étais étudiant à l’école secondaire des étudiants avancés.

C’est remarquablement comme les écoles STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), qui sont maintenant disponibles dans de nombreux pays avancés.

STEM est un programme basé sur l’idée d’éduquer les étudiants dans quatre disciplines spécifiques - science, technologie, ingénierie et mathématiques - dans une approche interdisciplinaire et appliquée. Ce terme est généralement utilisé pour désigner une politique éducative ou un choix de programme dans les écoles. Elle a des répercussions sur le perfectionnement de la main-d’œuvre, les préoccupations en matière de sécurité nationale et la politique d’immigration.

Il y avait un cours hebdomadaire dans la bibliothèque, où chaque élève est libre de choisir n’importe quel livre et de lire pendant 1 heure. L’objectif de la classe est d’encourager les élèves à lire des matières autres que le programme éducatif.

Dans la bibliothèque, alors que je regardais les livres sur les étagères, j’ai remarqué d’énormes livres, totalisant 5 000 pages en 5 parties. Le nom du livre est « L’Encyclopédie de la technologie », qui décrit tout ce qui nous entoure, duzéro absolu aux semi-conducteurs, presque toutes les technologies, à cette époque, ont été expliquées avec des illustrations colorées et des mots simples. J’ai commencé à lire l’encyclopédie, et bien sûr, je n’ai pas pu la terminer dans le cours hebdomadaire de 1 heure.

J’ai donc convaincu mon père d’acheter l’encyclopédie. Mon père m’a acheté tous les outils technologiques au début de ma vie, le premier ordinateur et la première encyclopédie technologique, et les deux ont un grand impact sur moi et ma carrière.

J’ai terminé toute l’encyclopédie pendant les mêmes vacances d’été de cette année, puis j’ai commencé à voir comment l’univers fonctionne et comment appliquer ces connaissances aux problèmes quotidiens.

Ma passion pour la technologie a commencé il y a plus de 30 ans et le voyage continue.

Ce livre fait partie de « L’Encyclopédie des technologies émergentes » qui est ma tentative de donner aux lecteurs la même expérience étonnante que j’ai eue quand j’étais au lycée, mais au lieu des technologies du 20ème siècle, je suis plus intéressé par les technologies émergentes du 21ème siècle, les applications et les solutions industrielles.

« L’Encyclopédie des technologies émergentes » sera composée de 365 livres, chaque livre sera axé sur une seule technologie émergente. Vous pouvez lire la liste des technologies émergentes et leur catégorisation par industrie dans la partie « Bientôt disponible », à la fin du livre.

365 livres pour donner aux lecteurs la possibilité d’accroître leurs connaissances sur une seule technologie émergente chaque jour au cours d’une période d’un an.

Introduction

Comment ai-je écrit ce livre ?

Dans chaque livre de « The Encyclopedia of Emerging Technologies », j’essaie d’obtenir des informations de recherche instantanées et brutes, directement de l’esprit des gens, en essayant de répondre à leurs questions sur la technologie émergente.

Il y a 3 milliards de recherches Google chaque jour, et 20% d’entre elles n’ont jamais été vues auparavant. Ils sont comme une ligne directe vers les pensées des gens.

Parfois, c’est 'Comment puis-je enlever le bourrage papier'. D’autres fois, ce sont les peurs déchirantes et les désirs secrets qu’ils n’oseraient jamais partager qu’avec Google.

Dans ma quête pour découvrir une mine d’or inexploitée d’idées de contenu sur « Generation IV Reactor », j’utilise de nombreux outils pour écouter les données de saisie semi-automatique des moteurs de recherche comme Google, puis je lance rapidement chaque phrase et question utile, les gens demandent autour du mot-clé « Generation IV Reactor ».

C’est une mine d’or de perspicacité des gens, que je peux utiliser pour créer du contenu, des produits et des services frais et ultra-utiles. Les gens gentils, comme vous, veulent vraiment.

Les recherches de personnes sont l’ensemble de données le plus important jamais collecté sur la psyché humaine. Par conséquent, ce livre est un produit vivant, et constamment mis à jour par de plus en plus de réponses à de nouvelles questions sur « Generation IV Reactor », posées par des gens, tout comme vous et moi, s’interrogeant sur cette nouvelle technologie émergente et aimeraient en savoir plus à ce sujet.

L’approche pour écrire ce livre est d’obtenir un niveau plus profond de compréhension de la façon dont les gens recherchent autour de « Generation IV Reactor », révélant des questions et des requêtes auxquelles je ne penserais pas nécessairement de tête, et répondant à ces questions avec des mots super faciles et digestes, et de naviguer dans le livre d’une manière simple.

Donc, quand il s’agit d’écrire ce livre, j’ai veillé à ce qu’il soit aussi optimisé et ciblé que possible. Le but de ce livre est d’aider les gens à mieux comprendre et à développer leurs connaissances sur le « réacteur de génération IV ». J’essaie de répondre aux questions des gens aussi fidèlement que possible et de montrer beaucoup plus.

C’est une façon fantastique et belle d’explorer les questions et les problèmes que les gens ont et d’y répondre directement, et d’ajouter de la perspicacité, de la validation et de la créativité au contenu du livre – même des pitchs et des propositions. Le livre révèle des domaines de recherche riches, moins encombrés et parfois surprenants que je n’atteindrais pas autrement. Il ne fait aucun doute qu’il devrait accroître la connaissance de l’esprit des lecteurs potentiels, après avoir lu le livre en utilisant cette approche.

J’ai appliqué une approche unique pour rendre le contenu de ce livre toujours frais. Cette approche dépend de l’écoute de l’esprit des gens, en utilisant les outils d’écoute de recherche. Cette approche m’a aidé à :

Rencontrez les lecteurs exactement là où ils se trouvent, afin que je puisse créer un contenu pertinent qui touche une corde sensible et favorise une meilleure compréhension du sujet.

Gardez le doigt sur le pouls, afin que je puisse obtenir des mises à jour lorsque les gens parlent de cette technologie émergente de nouvelles façons, et surveiller les tendances au fil du temps.

Découvrez des trésors cachés de questions ont besoin de réponses sur la technologie émergente pour découvrir des informations inattendues et des niches cachées qui renforcent la pertinence du contenu et lui donnent un avantage gagnant.

Les éléments constitutifs de la rédaction de ce livre sont les suivants :

(1) J’ai cessé de perdre du temps sur le contenu voulu par les lecteurs, j’ai rempli le contenu du livre avec ce dont les gens ont besoin et j’ai dit au revoir aux idées de contenu sans fin basées sur des spéculations.

(2) J’ai pris des décisions solides, et pris moins de risques, pour être aux premières loges de ce que les gens veulent lire et savoir – en temps réel – et utiliser les données de recherche pour prendre des décisions audacieuses, sur les sujets à inclure et les sujets à exclure.

(3) J’ai rationalisé ma production de contenu pour identifier les idées de contenu sans avoir à passer manuellement au crible les opinions individuelles pour gagner des jours et même des semaines de temps.

C’est merveilleux d’aider les gens à accroître leurs connaissances d’une manière simple en répondant simplement à leurs questions.

Je pense que l’approche de l’écriture de ce livre est unique car elle rassemble et suit les questions importantes posées par les lecteurs sur les moteurs de recherche.

Remerciements

Écrire un livre est plus difficile que je ne le pensais et plus gratifiant que je n’aurais jamais pu l’imaginer. Rien de tout cela n’aurait été possible sans le travail accompli par des chercheurs prestigieux, et je tiens à souligner leurs efforts pour accroître les connaissances du public sur cette technologie émergente.

Dédicace

Pour les éclairés, ceux qui voient les choses différemment et veulent que le monde soit meilleur, ils n’aiment pas le statu quo ou l’État existant. Vous pouvez trop être en désaccord avec eux, et vous pouvez discuter encore plus avec eux, mais vous ne pouvez pas les ignorer, et vous ne pouvez pas les sous-estimer, parce qu’ils changent toujours les choses ... Ils poussent la race humaine en avant, et tandis que certains peuvent les voir comme des fous ou des amateurs, d’autres voient du génie et des innovateurs, parce que ceux qui sont assez éclairés pour penser qu’ils peuvent changer le monde, sont ceux qui le font, et conduisent les gens à l’illumination.

Épigraphe

Le Forum international Génération IV mène des recherches sur la viabilité commerciale d’un certain nombre de conceptions de réacteurs  nucléaires différentes qui relèvent du terme générique de « réacteurs de génération IV ». Ils sont motivés par de nombreux objectifs différents, dont certains comprennent une sécurité accrue, une durabilité accrue, une efficacité accrue et une réduction des coûts.

Table des matières

Copyright

Bonus

Préface

Introduction

Remerciements

Dédicace

Épigraphe

Table des matières

Chapitre 1 : Réacteur de génération IV

Chapitre 2 : Réacteur nucléaire

Chapitre 3 : Surgénérateur

Chapitre 4 : Réacteur à neutrons rapides

Chapitre 5 : Réacteur rapide intégral

Chapitre 6 : Réacteur à sels fondus

Chapitre 7 : Combustible nucléaire

Chapitre 8 : Centre de recherche atomique de Bhabha

Chapitre 9 : Réacteur à eau supercritique

Chapitre 10 : Réacteur à gaz à haute température

Chapitre 11 : Réacteur rapide refroidi au gaz

Chapitre 12 : Réacteur rapide refroidi au plomb

Chapitre 13 : Réacteur rapide refroidi au sodium

Chapitre 14 : Cycle du combustible au thorium

Chapitre 15 : Réacteur au fluorure de thorium liquide

Chapitre 16 : Réacteur à ondes mobiles

Chapitre 17 : Liste des conceptions de petits réacteurs modulaires

Chapitre 18 : TerraPower

Chapitre 19 : Énergie nucléaire à base de thorium

Chapitre 20 : Réacteur intégral à sels fondus

Chapitre 21 : BREST (réacteur)

Épilogue

À propos de l’auteur

À venir

Annexes : Technologies émergentes dans chaque industrie

Chapitre 1 : Réacteur de génération IV

Les réacteurs de génération IV, souvent connus sous le nom de réacteurs de génération IV, sont une série de conceptions de réacteurs nucléaires qui sont actuellement explorées par le Forum international de la génération IV pour des utilisations potentielles dans le secteur commercial. Ils sont motivés par de nombreux objectifs différents, dont certains comprennent une sécurité accrue, une durabilité accrue, une efficacité accrue et une réduction des coûts.

Le réacteur rapide au sodium, qui est la conception la plus développée pour un réacteur de quatrième génération, a obtenu la plus grande part de financement au fil des ans. Il y a un certain nombre d’installations de démonstration en fonctionnement, en plus de deux réacteurs commerciaux, qui sont tous deux situés en Russie. Depuis 1981, au moins l’une d’entre elles fonctionne avec succès en tant qu’entreprise. La création d’un cycle de combustible fermé respectueux de l’environnement et autonome pour le réacteur est l’élément le plus important de l’architecture Gen IV. Parmi les six types différents, celui qui a le potentiel d’avoir la plus haute sécurité intrinsèque est le réacteur à sels fondus, qui est une technologie plus ancienne et moins établie.

À l’heure actuelle, la grande majorité des réacteurs qui sont encore opérationnels dans le monde sont considérés comme des systèmes de la deuxième génération de réacteurs. Cela est dû au fait que la majorité des systèmes de la première génération ont été mis hors service il y a un certain temps et qu’en 2021, seuls quelques réacteurs de génération III sont encore opérationnels. Les réacteurs de génération V sont appelés réacteurs qui sont complètement théoriques à ce stade et ne sont donc pas considérés comme réalistes dans un avenir moyen. Par conséquent, le financement de la recherche et du développement est limité pour ces types de réacteurs.

L’Office of Nuclear Energy des États-Unis a joué un rôle moteur dans la création du Forum international Génération IV en janvier 2000.

Département de l’énergie (DOE)

Le Forum GIF a présenté des calendriers individualisés pour chacun des six systèmes distincts. Le processus de recherche et de développement peut être divisé en trois étapes:

viabilité: Tester les idées fondamentales dans des situations pertinentes; localiser et réparer tout « obstacle technologique possible »; viabilité:

La vérification et l’optimisation des « procédés, phénomènes et capacités matérielles à l’échelle de l’ingénierie » dans les circonstances du prototype sont nécessaires pour la performance.

Démonstration: Compléter et obtenir une licence pour la conception détaillée, ainsi que pour effectuer la construction et l’exploitation du prototype ou du système de démonstration, dans le but ultime de l’amener au niveau du déploiement commercial.

Initialement, une grande variété de conceptions de réacteurs ont été prises en considération; toutefois, le bassin de candidats a été réduit pour inclure uniquement les technologies les plus prometteuses et celles qui avaient les meilleures chances d’atteindre les objectifs de l’effort de la quatrième génération. Trois des systèmes sont considérés comme des réacteurs thermiques, tandis que les quatre autres sont considérés comme des réacteurs rapides. Des recherches sont également en cours pour déterminer si le réacteur à très haute température, ou VHTR, peut éventuellement fournir une chaleur de procédé de haute qualité pour la synthèse de l’hydrogène. L’utilisation de réacteurs rapides a la possibilité de produire plus de combustible qu’ils n’en utilisent et de brûler des actinides, ce qui réduirait encore la quantité de déchets produits par le processus. Selon le point de vue de chacun, ces systèmes offrent des progrès considérables en termes de durabilité, de sécurité et de fiabilité, d’économies, de résistance à la prolifération et de protection physique.

Un réacteur nucléaire qui utilise des neutrons thermiques ou des neutrons lents est connu sous le nom de réacteur thermique. Les neutrons libérés en tant que sous-produit de la fission sont ralentis par un modérateur de neutrons afin d’augmenter la probabilité que le combustible les absorbe.

Dans le prolongement du HTR-10, le gouvernement chinois a commencé à travailler en 2012 sur la construction d’un réacteur de démonstration HTR-PM à lit de galets haute température de 200 MW.

Un cœur modéré au graphite et un cycle de combustible d’uranium à passage unique sont au cœur de la conception du réacteur à très haute température (VHTR).

Comme liquide de refroidissement, de l’hélium ou du sel fondu est utilisé.

Cette conception de réacteur prévoit une température de sortie de 1 000 °C.

Une architecture de réacteur à bloc prismatique et à lit de galets sont des options viables pour le cœur du réacteur.

Les températures élevées permettent de réaliser une variété de processus, y compris la création d’hydrogène et de chaleur de procédé via le cycle thermochimique soufre-iode.

En février 2010, le réacteur modulaire à lit de galets (PBMR) sud-africain, qui allait être le premier réacteur à très haute température au monde, s’est vu refuser un financement par le gouvernement. Les investisseurs et les consommateurs potentiels ont été découragés en raison d’une hausse significative des prix ainsi que des inquiétudes suscitées par la survenance de problèmes techniques imprévus.

En 2012, dans le cadre du concours pour le développement de la prochaine génération de centrales nucléaires, l’Idaho National Laboratory a donné son accord à une conception comparable au réacteur à blocs prismatiques Antares d’Areva, avec l’objectif de le déployer en tant que prototype d’ici 2021. Le PBMR connu sous le nom de Xe-100 produira environ 76 MWe et 200 MWt d’énergie thermique. La centrale Xe-100 typique à quatre packs est capable de produire environ 300 MWe et peut être construite sur aussi peu que 13 acres de terrain. Chaque partie du Xe-100 pourra être transportée par la route, et afin d’accélérer le processus de construction, plutôt que de construire quoi que ce soit sur le chantier, elle y sera simplement assemblée.

Le caloporteur principal, ou peut-être le combustible lui-même, dans un réacteur à sels fondus est un mélange de sels fondus. Cette forme de réacteur nucléaire est connue sous le nom de réacteur à sels fondus. Il y a eu plusieurs propositions pour la construction de ce type de réacteur, et seulement quelques prototypes ont été construits.

L’idée de base d’un MSR peut être appliquée à d’autres types de réacteurs, y compris les réacteurs thermiques, épithermaux et rapides. Depuis 2005, l’accent a été mis sur le développement d’un MSR à spectre rapide (MSFR).

Les réacteurs à spectre thermique (comme l’IMSR) et les réacteurs à spectre rapide sont inclus dans la conception des concepts d’idées les plus récents (p. ex. MCSFR).

Les premières notions du spectre thermique, ainsi que beaucoup de celles utilisées aujourd’hui, dépendent du combustible nucléaire.

peut-être du tétrafluorure d’uranium (UF 4) ou du tétrafluorure de thorium (ThF4), dissous dans du sel de fluorure fondu.

Le fluide atteindrait la criticité en s’écoulant dans un noyau où le graphite agirait comme modérateur. Cela entraînerait la criticité du fluide.

Plusieurs des théories actuelles sont basées sur l’utilisation de carburant qui est répandu dans une matrice de graphite, le sel fondu servant de source de basse pression.

un refroidissement à haute température.

Parce que la vitesse moyenne des neutrons qui causeraient les événements de fission dans son combustible est plus rapide que celle des neutrons thermiques, ces concepts MSR de génération IV sont souvent plus précisément appelés un réacteur épithermal plutôt qu’un réacteur thermique. Cela est dû au fait que les neutrons thermiques sont plus lents que les neutrons épithermaux.

Spectre rapide Le modérateur de graphite n’est inclus dans aucune des conceptions d’idées MSR (telles que MCSFR). Ils atteignent la criticité en s’assurant qu’ils ont une quantité suffisante de sel avec une quantité adéquate de particules fissiles. En raison de leur spectre rapide, ils sont capables de consommer une quantité beaucoup plus importante de carburant tout en ne produisant que des déchets à vie courte.

La technologie des sels fondus a plusieurs variantes, y compris le réacteur conceptuel à double fluide, qui est conçu avec du plomb comme milieu de refroidissement mais du combustible à sels fondus, généralement sous forme de chlorure métallique, par exemple le chlorure de plutonium (III), pour aider à accroître les capacités du cycle fermé du combustible « déchets nucléaires ». La majorité des conceptions MSR actuellement poursuivies sont en grande partie dérivées de l’expérience de réacteur à sels fondus (MSRE) des années 1960. D’autres approches notables qui diffèrent considérablement de MSRE comprennent le concept d’un réacteur à sels stables (SSR), qui est promu par MOLTEX. Cette approche englobe le sel fondu dans des centaines de barres de combustible solide courantes qui sont déjà bien établies dans l’industrie nucléaire. D’autres approches notables incluent: En 2015, une société de conseil située au Royaume-Uni appelée Energy Process Construction a déterminé que cette conception britannique ultérieure était la plus compétitive pour le développement de petits réacteurs modulaires.

La perspective que le MSR fonctionne comme un brûleur de déchets nucléaires à spectre thermique est une autre caractéristique remarquable de ce réacteur. Seuls les réacteurs à spectre rapide ont traditionnellement été jugés réalisables pour l’utilisation ou la réduction des stocks nucléaires usés. Cependant, de nouvelles recherches suggèrent que d’autres types de réacteurs peuvent également être efficaces. Le processus de combustion thermique des déchets a été rendu possible par l’ajout d’une petite quantité de thorium au combustible nucléaire irradié à la place d’une partie de l’uranium. Sans les craintes de prolifération nucléaire et les autres défis techniques associés aux réacteurs rapides, le taux de production nette d’éléments transuraniens (tels que le plutonium et l’américium, par exemple) est ramené à un niveau inférieur au taux de consommation. Il en résulte une réduction de l’ampleur du problème du stockage nucléaire.

Le réacteur à eau supercritique, également connu sous le nom de SCWR, est un concept de réacteur à eau modérée réduite. Cependant, étant donné que la vitesse moyenne des neutrons qui causeraient les événements de fission dans le combustible est plus rapide que celle des neutrons thermiques, il est plus exact de parler de réacteur épithermal plutôt que de réacteur thermique. Cela est dû au fait que les neutrons épithermaux se déplacent à une température plus élevée que les neutrons thermiques. Le fluide de travail est de l’eau qui a été poussée à son état supercritique. Les SCWR sont essentiellement des réacteurs à eau légère (REL), mais ils fonctionnent à des pressions et des températures plus élevées et ont un cycle d’échange de chaleur direct qui ne le traverse qu’une seule fois. Comme il utilise de l’eau supercritique (à ne pas confondre avec la masse critique) comme fluide de travail, il n’aurait qu’une seule phase aqueuse présente, ce qui rend la méthode d’échange de chaleur supercritique plus similaire à un réacteur à eau pressurisée qu’à un réacteur à eau bouillante (REB), ce qui est la façon dont elle est le plus souvent envisagée. Cependant, ce n’est pas le cas pour un réacteur à eau bouillante (REB), qui fonctionne en cycle direct (REP). Il serait capable de fonctionner à des températures beaucoup plus élevées que celles des REP ou des REB actuellement utilisés.

L’efficacité thermique des réacteurs refroidis à l’eau supercritique (SCWR) est d’environ 45%, tandis que l’efficacité des réacteurs à eau légère (REL) contemporains est d’environ 33%. Cette efficacité thermique élevée fait des SCWR un candidat attrayant pour les systèmes nucléaires avancés.

La production d’énergie à un coût réduit est l’objectif principal du SCWR. Il repose sur deux technologies qui se sont déjà révélées efficaces : les réacteurs à eau légère (REL), qui sont les réacteurs de production d’énergie les plus fréquemment utilisés dans le monde entier, et les chaudières à combustibles fossiles surchauffées, qui sont également utilisées dans un nombre important d’endroits dans le monde entier. Il y a maintenant 32 groupes de 13 nations différentes qui étudient l’idée du SCWR.

En raison du fait qu’il s’agit de réacteurs à eau, les SCWR sont exposés aux mêmes dangers que les REB et les REL, y compris le rejet de vapeur radioactive et la possibilité d’une explosion de vapeur, ainsi que la nécessité de récipients sous pression, de tuyaux, de vannes et de pompes extrêmement coûteux. En raison du fait que les SCWR fonctionnent à des températures plus élevées, ces problèmes courants sont intrinsèquement plus graves pour ces réacteurs.

Le VVER-1700/393, également connu sous le nom de VVER-SCWR ou VVER-SKD, est un réacteur refroidi à l’eau supercritique qui est en cours de conception en Russie. Il a un taux de reproduction de 0,95 et un noyau à double entrée.

Sans modération, les neutrons rapides produits par fission peuvent être utilisés immédiatement dans un réacteur rapide. Contrairement aux réacteurs à neutrons thermiques, les réacteurs à neutrons rapides peuvent être programmés pour « brûler » ou fissier tous les actinides. Si on lui donne suffisamment de temps, cela se traduira par une réduction significative de la fraction actinides dans le combustible nucléaire irradié produit par le parc mondial actuel de réacteurs à eau légère à neutrons thermiques, complétant ainsi le cycle du combustible nucléaire. Alternativement, ils sont également capables de produire plus de carburant actinide qu’ils n’en ont besoin si la configuration de leurs systèmes est modifiée.

Le système de réacteur rapide refroidi au gaz (DFG) est équipé d’un cycle de combustible fermé et d’un spectre de neutrons rapides, ce qui permet la conversion efficace de l’uranium fertile ainsi que la gestion des actinides.

Le réacteur est refroidi à l’hélium et avec une température de sortie de 850 °C, il s’agit d’une évolution du réacteur à très haute température (VHTR) vers un cycle du combustible plus durable.

Le grand rendement thermique sera obtenu par l’utilisation d’une turbine à gaz à cycle direct de Brayton.

Plusieurs autres types de combustibles sont maintenant envisagés en raison de leur capacité à fonctionner à des températures très élevées et à assurer une rétention exceptionnelle des produits de fission. Ces formes de combustible comprennent: le carburant céramique composite, les particules de carburant améliorées ou les composants de composés actinides enfermés dans de la céramique.

Les configurations de cœur basées sur des assemblages de combustible à broches ou à plaques ainsi que sur des blocs prismatiques sont actuellement à l’étude.

L’un des trois systèmes de réacteurs de génération IV qui ont reçu un financement de l’Initiative industrielle nucléaire durable de l’Europe est un réacteur rapide refroidi au gaz qui s’appellera Allegro et aura une capacité de 100 MWt. Ce réacteur est destiné à être construit dans un pays d’Europe centrale ou orientale.

Le BN-600 et le BN-800 sont les deux plus grands réacteurs rapides commerciaux refroidis au sodium de Russie, et tous deux sont situés en Russie (800 MW). Le réacteur Superphenix en France, qui avait une production de plus de 1 200 mégawatts d’électricité et a été opérationnel avec succès pendant plusieurs années jusqu’à sa désactivation en 1996, était le plus grand réacteur jamais mis en service. En octobre 1985, le réacteur d’essai surgénérateur rapide (FBTR), situé en Inde, a atteint la criticité. L’efficacité de la consommation de combustible du FBTR a atteint pour la première fois la barre des 100 000 mégawatts-jours par tonne métrique d’uranium (MWj/MTU) en septembre 2002. Ceci est considéré comme une réalisation importante dans l’histoire de la technologie des surgénérateurs en Inde. Un réacteur rapide refroidi au sodium d’une capacité de 500 MWe est actuellement en construction pour un coût de 5 677 crores INR (environ 900 millions de dollars). Cette construction se fait en utilisant l’expertise acquise grâce à l’exploitation du FBTR, le prototype de surgénérateur rapide. Après une série de revers, le gouvernement a déclaré en mars 2020 qu’il prévoyait maintenant que le réacteur ne serait pas opérationnel avant décembre 2021 au plus tôt. Après le PFBR, il y aura six autres réacteurs surgénérateurs rapides commerciaux (CFBR), chacun d’une capacité de 600 MWe.

Le surgénérateur rapide à oxyde et le réacteur rapide intégré à combustible métallique sont deux concepts déjà en cours de développement pour les surgénérateurs rapides refroidis au sodium. La SFR Gen IV est un projet qui développe ces deux initiatives.

L’objectif est de réduire la nécessité pour les isotopes transuraniens de quitter le site afin de maximiser l’efficacité de l’utilisation de l’uranium. Cela se fera par la production de plutonium. Un cœur non modéré alimenté par des neutrons rapides est utilisé dans la construction du réacteur. Cette configuration est destinée à faciliter la consommation de tout isotope transurarien (et dans certains cas utilisé comme combustible). Le combustible pour le SFR se dilate lorsque le réacteur devient trop chaud, ce qui provoque un ralentissement automatique de la réaction en chaîne. Cela s’ajoute aux avantages qui découlent de l’élimination des transuraniens à longue demi-vie du cycle des déchets. Il est sûr dans un sens non actif de cette façon.

Une conception pour un réacteur SFR est qu’il est refroidi par du sodium liquide et alimenté soit par un alliage métallique d’uranium et de plutonium, soit par du combustible nucléaire irradié, qui est le « déchet nucléaire » produit par les réacteurs à eau légère. Le combustible SFR est enfermé dans un revêtement en acier et le sodium liquide remplit l’espace entre les pièces revêtues qui composent l’assemblage du combustible. L’assemblage du combustible est ce qui compose le SFR. Un SFR présente un certain nombre d’obstacles en termes de conception, dont l’un étant les dangers associés à la manipulation du sodium. Le sodium a une réaction explosive lorsqu’il entre en contact avec l’eau. Cependant, plutôt que d’utiliser de l’eau comme liquide de refroidissement, le métal liquide est utilisé à la place. Cela permet au système de fonctionner à la pression atmosphérique, ce qui réduit le risque de fuite.

L’Initiative industrielle nucléaire durable de l’Europe a financé trois systèmes de réacteurs de quatrième génération. L’un d’eux était un réacteur technique avancé à sodium pour les démonstrations industrielles (ASTRID), qui est un réacteur rapide refroidi au sodium.

Il existe plusieurs ancêtres de la SFR Gen IV situés dans le monde entier. L’un de ces ancêtres est l’installation d’essai de flux rapide de 400 MWe, qui fonctionne efficacement sur le site de Hanford dans l’État de Washington depuis 10 ans.

Au Laboratoire national de l’Idaho, l’EBR II de 20 MWe a fonctionné pendant près de trente ans jusqu’à sa fermeture en 1994. Pendant ce temps, il s’est déroulé sans heurts et efficacement.

Argonne National Laboratory était responsable du développement de la technologie qui a été utilisée dans le réacteur rapide intégral (IFR) entre les années 1984 et 1994. Le réacteur PRISM de GE Hitachi est une utilisation actualisée et commercialisée de cette technologie. Au lieu de produire du combustible frais, l’objectif principal du projet PRISM est de recycler le combustible nucléaire irradié des réacteurs existants en le brûlant. Le concept, qui a été présenté comme une alternative à la méthode traditionnelle d’enfouissement du combustible nucléaire irradié et des déchets, raccourcit la demi-vie des composants fissiles présents dans le combustible nucléaire irradié tout en produisant simultanément de l’énergie en grande partie en tant que sous-produit.

Le réacteur rapide refroidi au plomb est doté d’un réacteur eutectique au plomb ou au plomb/bismuth (LBE) refroidi par liquide et métal avec un cycle de combustible fermé. Ce type de réacteur produit un rayonnement rapide du spectre neutronique.

Parmi les choix disponibles, citons une variété de puissances nominales de centrale, comprend une « batterie » pouvant stocker de 50 à 150 MW de puissance et a un très long délai entre les ravitaillements, un système modulaire avec des puissances nominales comprises entre 300 et 400 MW, ainsi qu’une grande option de centrale monolithique d’une capacité de 1 200 MW (le nom « batterie » fait allusion à la longue durée,  qui a été fabriqué à l’usine, en contradiction avec toute disposition relative à la conversion électrochimique de l’énergie).

Le combustible est composé d’un métal ou d’un nitrure et comprend à la fois de l’uranium fertile et des transuraniens.

Le réacteur est refroidi par convection naturelle avec une température de refroidissement de sortie du réacteur de 550 °C, pouvant aller jusqu’à 800 °C avec des matériaux avancés.

La température plus élevée permet aux réactions thermochimiques de produire de l’hydrogène.

L’Initiative industrielle nucléaire durable de l’Europe finance trois systèmes de réacteurs différents de génération IV. L’un d’eux est un réacteur rapide refroidi au plomb qui est également un réacteur sous-critique entraîné par un accélérateur. Il s’appellera MYRRHA, et il aura une capacité de 100 MW(t). La construction de ce réacteur aura lieu en Belgique et devrait être achevée d’ici 2036. En mars 2009, le modèle à puissance réduite de Myrrha, qui a reçu le nom de Guenièvre à Mol, a été mis en service.

La notion selon laquelle des accidents nucléaires peuvent se produire et doivent