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 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'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 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 :

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 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), arrêté depuis 2009 ;
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) ;
Isis (France) ;
Azur (France).

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

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	MAPLE 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
États-Unis	MIT Cambridge	MITR	1958	5	Caisson eau lourde	Plaques 93 %	2 × 10¹⁴	10¹⁴	X
États-Unis	Gaithersburg	NBSR	1967	20	Caisson eau lourde	Plaques 93 %	4 × 10¹⁴	0,3 × 10¹⁴	X		X
États-Unis	Idaho	ATR	1967	250	Caisson eau légère	Plaques 93 %	8,5 × 10¹⁴	1,8 × 10¹⁴		X	X
États-Unis	Missouri University	MURR	1966	10	Caisson eau légère	Plaques 93 %	2 × 10¹⁴	10¹⁴	X		X
États-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	0,9 × 10¹⁴	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
Maroc	Maâmora	TRIGA	2009	2	?	?	?	?	?	?	?
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	Type de réacteur	Type de combustible	Flux neutrons thermiques	Flux neutrons rapides	recherche	irradiations	isotopes
France	Saclay	OSIRIS	1966	70 MW	Piscine eau légère	Plaques 20 %	4 × 10¹⁴	4 × 10¹⁴	X	X	X
France	ILL Grenoble	RHF	1971	57 MW	caisson eau lourde	Plaques 93 %	1,5 × 10¹⁵		X
France	Saclay	ORPHEE	1980	14 MW	Piscine eau légère et caisson eau lourde	Plaques 93 %	3 × 10¹⁴		X
France	Cadarache	CABRI	1963	25 MW	Piscine eau légère	crayons 2,8 %	-	-
France	Cadarache	EOLE	1965	500 W	Piscine eau légère	crayons 2,8 %	-	-
France	Cadarache	MASURCA	1966	5 kW	neutrons rapides	crayons 2,8 %	-	-
France	Cadarache	MINERVE	1977	100 W	Piscine eau légère	crayons 2,8 %	-	-

Voir aussi

liste des réacteurs nucléaires en France

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