En kjernefysisk sektor er en kjede av industrielle aktiviteter knyttet til driften av atomreaktorer . Det inkluderer utvinning av uranmalmer og bearbeiding av dem, deretter fabrikasjon av kjernebrensel lastet i reaktoren, drift av reaktorene og omdannelse av fisjonenergi til elektrisitet eller varme, opparbeiding av brukt kjernebrensel i reaktoren. (Delvis sprukket), resirkulering i en reaktor av en del av det bestrålte drivstoffet, håndtering av atomavfall , lagring eller lagring av sluttavfall, og til slutt demontering av installasjonene.
Ved metonymi navngir vi de forskjellige nukleære sektorene med henvisning til typen reaktor som drives uten å eksplisitt inkludere oppstrøms- og nedstrømsfasene av kjernefysisk drivstoffsyklus . Vi snakker således for eksempel om sektoren for trykkvannreaktorer eller sektoren for raske nøytronreaktorer for å betegne et sett med reaktorer og kjeden av oppstrøms og nedstrøms installasjoner, etter å ha nådd industrielle og kommersielle driftsforhold. Målet med en kjernefysisk sektor er å dekke alle aktivitetene i kjernefysisk drivstoffsyklus og å føre til en helt lukket syklus, som for øyeblikket er i perspektiv, men ikke fullt ut.
De siste årene har den sivile atomindustrien blitt vant til å klassifisere kjernefysiske reaktorer etter generasjon , som hver tilsvarer den teknologiske utviklingen. Disse generasjonene av reaktorer tilsvarer de viktigste epoker (eller stadier) i utviklingen eller historien (fortid, nåtid og fremtid) av atomindustrien. Hver generasjon reaktor samler i seg selv et større eller mindre antall forskjellige reaktorledninger.
Eksempler:
På grunn av fremgang i industrialiseringen av reaktorer, har sektorene en tendens til å bli mer og mer standardiserte, slik det er tilfellet med de tre trinnene i generasjons II trykkvannreaktorsektor som for tiden er i drift i Frankrike .
På den annen side har USA, der utviklingen av elektrisitet med kjernefysisk opprinnelse er eldre, mer heterogene sektorer .
Flere parametere definerer en kjernereaktor sektor :
Den kjernebrenselsyklusen er definert av de tre parametere som er knyttet til den reaktortype ( kjernefysisk brensel , moderator , kjølevæske ).
Atomreaktorindustrien | Typer (internasjonal klassifisering) | Brennbar | Kjølevæske | Moderator | Reaktorer i drift (forhold) |
---|---|---|---|---|---|
Gasskjølt reaktor (GCR) | Naturlig urangrafittgass | Naturlig uran | CO 2 | Grafitt | 0 |
AGR : Avansert gasskjølt reaktor | UO 2 beriket | % | |||
Magnox | Naturlig uran | % | |||
Tungt vann | HWGCR : Tungtvannsgasskjølt reaktor | UO 2 naturlig | CO 2 | Tungt vann | epsilon% |
HWLWR: Tungtvannsreaktor | UO 2 naturlig | Lett vann | epsilon% | ||
SGHWR: Sodium gaz tungtvannsreaktor | Naturlig uran | Natrium, CO 2 | epsilon% | ||
Trykkvann (PWR) | PWR: Reaktor med trykkvann | UO 2 beriket | Lett vann | Lett vann (under trykk) | 67,4% |
WWER : Vannkraftreaktor under trykk | UO 2 beriket | ||||
Kokende vannreaktor ( BWR ) | BWR : Kokende vannreaktor | UO 2 beriket | Lett vann (kokende) | Lett vann (kokende) | 22,5% |
ABWR : Avansert kokevannsreaktor | UO 2 beriket | ||||
ESBWR : Økonomisk forenklet kokevannsreaktor | UO 2 beriket | ||||
reaktorer RBMK | LWGR (RBMK): Grafittreaktor med lett vann | Lavberiket u | Kokende lett vann | Grafitt | 3,4% |
CANDU | PHWR : Tungtvannsreaktor under trykk | UO 2 naturlig eller svakt beriket | Lett vann | Tungt vann | 6,1% |
Høy temperatur ( HTR ) | HTGR: Gasskjølt reaktor med høy temperatur | UO 2 moderat beriket | Helium | Grafitt | epsilon% |
Rask nøytronreaktor ( RNR ) | FBR: Rask oppdretterreaktor | PuO 2, UO 2 | Natrium | Nei | epsilon% |
Innen rammen av Generation IV International Forum (Generation IV atomreaktorer) er andre sektorer også identifisert for forskning og utvikling av fremtidige reaktorer.
Når kjernebrensel ekstraheres fra reaktoren på slutten av kjernens levetid, har ikke alle de tunge atomene som er tilstede blitt sprukket. Dette er langt fra å være sant, siden bare om lag 3% av atomer med et nukleontall større enn 230 har blitt sprukket ved å produsere varme. Med andre ord, teoretisk sett inneholder de radioaktive elementene som kommer ut av en trykkvannsreaktor en stor mengde gjenbrukbare elementer;
"Lukkingen av syklusen" dekker derfor i første rekke spørsmålet om valorisering av alle atomene med et antall nukleoner større enn 230 som er i stand til å produsere energi ved fisjon og derfor i rekkefølge etter viktighet i masse:
De splittede atomene finnes i form av " fisjonsprodukter " og er definitivt avfall som foreløpig ikke er utvinnbart og sannsynligvis i veldig lang tid. Forskning eksisterer for å redusere massen til de med veldig lang levetid blant disse fisjonsproduktene (FP) (omtrent 10% av dem for 7 radioaktive legemer i alt) jfr. Atomavfall
Når det gjelder de svært tunge "utvinnbare" atomer som har flere nukleoner større enn 230, er det funnet en veldig delvis venteløsning i generasjon II og III ved bruk av lett vann med MOX-drivstoff , som gjør det mulig å resirkulere en veldig lav brukt drivstoff i noen få syklusforekomster (bare plutonium og delvis gjenværende uran 235).
Denne løsningen gjør det imidlertid ikke mulig å resirkulere med sikte på å splitte alle de tunge atomer med et antall nukleoner større enn 230.
I tillegg tillater disse reaktorene teoretisk at forbrenning konverterer de 7 meget langlivede PF-kroppene ved å overføre dem til radioaktivt avfall med kortere levetid (noen få århundrer).
Det er derfor en teoretisk mulighet for å "lukke syklusen (helt)"
Uttrykket lukket syklus kan ha flere betydninger: se lukket syklus .
Frankrike er et av pionerlandene innen atomforskning, takket være arbeidet til Pierre og Marie Curie. Et kjernefysisk program ble initiert av general de Gaulle i 1945, etter atombombene i Hiroshima og Nagasaki , og materialisert ved igangsetting av de første atomreaktorene fra 1963. Atomkraft dekker i 2013 73% av 3% av elektrisitetsproduksjonen i Frankrike .