Le réacteur à neutrons rapides à caloporteur sodium est un projet actuellement étudié au sein du Forum international Génération IV. (SOURCE internet)
Dans une première variante, le réacteur serait de puissance intermédiaire (150–600 MWe), refroidi au sodium, et utiliserait comme élément combustible un alliage uranium–plutonium–actinide mineur–zirconium, les éléments combustibles usagés étant directement retraités dans des installations intégrées à la centrale.
Une deuxième variante de puissance plus importante (500–1 500 MWe) utiliserait un Combustible MOX, le retraitement, fondé sur des procédés innovants en phase aqueuse, étant centralisé dans une usine desservant plusieurs réacteurs.
La température de sortie du caloporteur serait de 510 à 550 degrés Celsius dans les deux cas.
Un avantage des réacteurs à métal fondu est la grande capacité thermique du caloporteur, dont l’inertie thermique protège le cœur contre la surchauffe et une fusion potentielle1.
L’eau n’est pas un bon caloporteur pour un réacteur à neutrons rapides, parce qu’elle agit comme modérateur et tend à thermaliser le flux neutronique. Les neutrons sont ralentis quand ils peuvent transférer de l’énergie cinétique aux atomes du caloporteur, ce transfert par choc élastique étant d’autant plus important que les masses en collision sont de même ordre. De ce point de vue, le sodium présente l’avantage que sa masse atomique est plus élevée que celle de l’hydrogène (et de l’oxygène) de l’eau, si bien que les neutrons sont moins ralentis.
Il resterait théoriquement possible d’utiliser de l’eau supercritique comme caloporteur dans un réacteur à neutrons rapides, mais cela impliquerait également des pressions très élevées. Contrairement à l’eau, le sodium n’a pas besoin d’être sous pression, parce que sa température d’ébullition est très supérieure à la température de fonctionnement du réacteur.
En outre, le sodium n’entraîne pas de corrosion sur l’acier du réacteur. En revanche, il présente l’inconvénient d’être un produit chimique fortement réactif, ce qui demande des précautions particulières pour maîtriser le risque de feu de sodium. Le sodium peut brûler dans l’air, et il explose violemment s’il est en contact avec de l’eau (réaction dite RSE, pour « réaction sodium-eau »2 (« la rupture du générateur de vapeur serait un scénario critique notamment par l’ampleur des RSEs résultant d’une part de la formation rapide d’une nappe d’eau bouillante dans lequel viendrait tomber le sodium chaud (RSE de type 1), et d’autre part de la pulvérisation d’une partie du sodium par le flux vapeur d’eau (sous 200 bars) produisant un aérosol de gouttes de sodium dans un nuage de vapeur de telle sorte qu’une réaction comparable à une explosion de poussières (RSE de type 2) »2). La centrale nucléaire de Monju a été victime d’un tel accident en 1995.
Le sodium est lui-même activé en 24Na par le flux neutronique, mais ce produit d’activation a une demi-vie de seulement 15 heures1.
