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[Replay] Les réacteurs à sel fondu : Bilan et perspectives en 2021

Cette conférence a été organisée le 02 mars 2021 par le Groupe régional Sfen Provence en collaboration avec l’Université de Marseille. Le concept de réacteurs à sel fondu ou MSRs (Molten Salt Reactors) a fait l’objet d’un regain d’intérêt dans le monde, notamment au travers de projets avancés, en Chine, en Russie, au Canada et aux États-Unis. Joël Guidez, conseiller scientifique au CEA, est un expert reconnu sur le sujet en France. Joël Guidez a été chef d’exploitation du réacteur expérimental Osiris à Saclay, du réacteur HFR de la commission européenne à Petten puis du réacteur Phénix à Marcoule. Nommé attaché nucléaire à l’Ambassade de France à Berlin en 2010, il fut également expert international auprès du directeur de la direction de l’Énergie Nucléaire du CEA, membre du comité opérationnel du cabinet du Haut-Commissaire à l’Énergie Atomique et enfin responsable scientifique du segment GEN IV au CEA. Il est actuellement à la retraite depuis mars 2020 avec le statut de conseiller scientifique. Ses deux livres, disponibles en français et en anglais, concernant le retour d’expérience du réacteur Phénix à Marcoule et les acquis techniques et scientifiques du réacteur Superphénix font référence dans le domaine des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (SFR). La présentation décrit le fonctionnement d’un réacteur à sel fondu, dont l’originalité est d’utiliser un combustible dissous dans le sel fondu caloporteur, chlorure ou fluorure. Ce concept date des années 1950 et avait été développé aux USA pour des besoins militaires. Ces développements ont conduit à la réalisation par les USA d’un prototype l’ARE, puis d’un réacteur expérimental, le MSRE (7 MW th) qui a fonctionné de 1965 à 1970 à ORNL et permis d’étudier des matériaux de structure résistants à la corrosion. Le retour d’expérience et les données expérimentales disponibles de ce dernier réacteur, sont très bien documentés, et ont notamment permis au CEA de valider des codes de calculs. Si les premiers réacteurs à combustible liquide modérés au graphite utilisaient de l’U235 ou l’U233 enrichi, il est tout à fait possible de concevoir des cycles où l’élément fissile serait du Pu, et même des actinides mineurs. Le thorium étant un fertile, le cycle Th/U233 ne présente pas d’avantage particulier sauf pour les pays producteurs de thorium Le choix d’un combustible Pu conduit généralement à l’utilisation de chlorures compte tenu de sa faible solubilité dans les fluorures. Ces dispositions permettent également un flux plus rapide favorable à l’incinération des actinides mineurs et facilitent le lavage des composants. A l’international, la Chine déploie un programme structuré dans son centre de recherche SINAP à Shanghai. Un premier réacteur de 2 MWth est en construction sur la base d’un concept proche du MSRE. Plusieurs start-ups anglo-saxonnes proposent des concepts de réacteurs à sels fondus, dont certaines disposent de boucles d’essais et font des développements technologiques : o Terrestrial Energy, Canada: Integral Molten Salt Reactor 400 o Terrapower, USA: Molten Chloride salt Fact Reactor, soutenu par Bill Gates o Transatomic & MIT, USA: Transatomic Power Reactor o Seaborg Technologies, Denmark: Seaborg Waste Burner o Copenhagen Atomic, Denmark; Martingale, USA; Flibe Energy, USA; Moltex Energy, UK; … Un projet théorique est en cours d’étude en Russie (Institut Kurchatov). En 2019, Rosatom a annoncé la construction d’un projet expérimental avec un planning de10 ans. On note une grande variété des choix techniques proposés, selon les objectifs choisis. Le Forum GEN IV offre un cadre international d’échanges, pour des réacteurs de quatrième génération, visant à l’économie des ressources, la prévention des accidents graves et la flexibilité d’exploitation. Les MSRs visent à la fois l’économie, la sûreté, la non-prolifération et le développement durable. Les avantages potentiels et verrous technologiques des MSRs sont présentés et discutés. Les MSRs offrent une grande sûreté intrinsèque et permettent des variations de charge très rapides facilitant le suivi du réseau. Ils peuvent apporter une meilleure acceptabilité sociale du nucléaire. Leur faible maturité technologique impose cependant des programmes importants de R&D et de qualification. Les études et développements réalisées en France par les différents acteurs (CNRS, CEA, Orano, Framatome) sont présentés et référencés.