Les réacteurs nucléaires à haute température (HTR) sont un type de réacteurs avancés qui fonctionnent à des températures beaucoup plus élevées que les réacteurs nucléaires conventionnels. Ces réacteurs offrent des avantages significatifs en termes d’efficacité énergétique, de sûreté et de flexibilité d’application.
Les réacteurs nucléaires à haute température (HTR) offrent des avantages considérables en termes d’efficacité énergétique, de sûreté et de flexibilité d’application. Alors que de nouveaux projets de réacteurs HTR sont en cours de développement et de construction, cette technologie semble prometteuse pour l’avenir de l’énergie nucléaire et pourrait jouer un rôle clé dans la transition énergétique mondiale vers des sources d’énergie plus sûres et durables.
Les défis à relever pour le déploiement à grande échelle des réacteurs HTR comprennent la mise en place d’une chaîne d’approvisionnement en combustible, la régulation et la certification des nouveaux réacteurs, ainsi que l’acceptation publique. Néanmoins, si ces défis sont relevés avec succès, les réacteurs HTR pourraient contribuer de manière significative à la diversification du mix énergétique et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre.
Historique
Le développement des réacteurs HTR a débuté dans les années 1950, avec des projets de recherche et développement menés aux États-Unis, en Allemagne et au Royaume-Uni (1). Les premiers réacteurs HTR étaient principalement des réacteurs à boulets de graphite (Pebble Bed Reactors, PBR) et des réacteurs à éléments combustibles prismatiques (Prismatic Block Reactors, PBR) (2). Depuis lors, plusieurs prototypes et réacteurs HTR ont été construits et exploités dans le monde entier.
Caractéristiques des réacteurs HTR
Les réacteurs HTR se distinguent des réacteurs conventionnels par plusieurs caractéristiques clés :
- Températures élevées : Les réacteurs HTR fonctionnent à des températures beaucoup plus élevées que les réacteurs conventionnels, généralement entre 700 et 1000 °C (3). Ces températures élevées permettent d’améliorer l’efficacité thermodynamique et d’ouvrir la voie à de nouvelles applications industrielles.
- Combustible TRISO : Les réacteurs HTR utilisent généralement du combustible TRISO (Tri-Structural Isotropic), qui offre une meilleure sûreté, une résistance à la corrosion et une tolérance à la chaleur par rapport aux combustibles nucléaires conventionnels (4).
- Conception passive de la sûreté : Les réacteurs HTR sont conçus avec des systèmes de sûreté passifs qui exploitent les propriétés naturelles des matériaux et les phénomènes physiques pour assurer la sûreté sans nécessiter d’intervention active ou d’énergie externe (5).
- Flexibilité d’application : Grâce à leur capacité à fonctionner à des températures élevées, les réacteurs HTR peuvent être utilisés pour produire de l’électricité, de la chaleur de processus pour l’industrie ou pour la production d’hydrogène à partir de l’eau (6).
Statistiques et faits sur les réacteurs HTR
Plusieurs réacteurs HTR ont été construits et exploités dans le monde entier au cours des dernières décennies. Parmi les exemples notables, on peut citer :
- Le réacteur expérimental AVR en Allemagne, qui a fonctionné de 1967 à 1988 et a démontré la viabilité des réacteurs HTR à boulets de graphite (7).
- Le réacteur THTR-300 en Allemagne, qui a fonctionné de 1983 à 1989 et a été conçu pour utiliser des éléments combustibles prismatiques (8).
- Le réacteur expérimental à haute température (HTTR) au Japon, qui a été mis en service en 1998 et continue de servir de banc d’essai pour le développement des réacteurs HTR (9).
En outre, plusieurs projets de réacteurs HTR sont en cours de développement ou de construction :
- Le réacteur à haute température modulaire (HTR-PM) en Chine, qui est en cours de construction et devrait être mis en service d’ici 2023 (10).
- Le projet de réacteur à haute température (HTR) d’EDF en France, qui vise une mise en service d’ici 2030 (11).
Selon l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA), plus de 20 projets de réacteurs HTR sont en cours de développement ou en exploitation dans le monde (12).
[Article à réviser]
Sources :
- (1) World Nuclear Association, « Advanced Nuclear Power Reactors, » 2021.
- (2) Forsberg, C. W., « High-temperature, gas-cooled reactors, » The American Nuclear Society, 2011.
- (3) International Atomic Energy Agency (IAEA), « High Temperature Gas Cooled Reactor Fuels and Materials, » 2010.
- (4) B. J. Merrill, « TRISO Fuel Performance: Modeling and Analysis, » Idaho National Laboratory, 2019.
- (5) International Atomic Energy Agency (IAEA), « Passive Safety Features of High Temperature Gas Cooled Reactors, » 2018.(6) World Nuclear Association, « Nuclear Process Heat for Industry, » 2021.
- (7) K. Verfondern and R. Nabielek, « The AVR Pebble Bed Reactor: Summary of Operational Experience, » Nuclear Engineering and Design, 2006.
- (8) H. J. Rütten and H. Nabielek, « THTR-300: Construction, Operation and Decommissioning, » Nuclear Engineering and Design, 2009.
- (9) Japan Atomic Energy Agency, « The High Temperature Engineering Test Reactor (HTTR), » 2021.
- (10) World Nuclear Association, « Nuclear Power in China, » 2021.
- (11) EDF, « High-Temperature Reactor (HTR) Project, » 2021.
- (12) International Atomic Energy Agency (IAEA), « Advanced Reactors Information System (ARIS), » 2021.