L'évolution des réacteurs nucléaires jusqu'à nos jours

Aujourd'hui , on peut différencier trois générations des réacteurs . Une génération correspond à different techniques et critères d'exigences spécifiques appropriés à une periode. En 1942, Enrico Fermi a construit la première pile atomique et a demaré le debut de la première génération.

La Première Génération à été mis au point entre les années 1950 et 1960, son but principal a été de demontrer la puissance atomique . Pendant cette periode on decouvre une technique d'utilisation de l'uranium naturel (non-enrichi) comme combustible. Le représentant de cette technique est le réacteur de la modele Magnox (très devellopé au Royaume-Uni). Il est nommé ainsi à cause d'un alliage magnesium, utilisé pour contenir le combustible. Cette modele a pour type des réacteurs nucléaires le réacteur du type "gaz-graphite" (GCR- Gas Cooled Réacteur).

Le graphite permet l'utilisation d'uranium naturel comme combustible. Seule condition que l'uranium soit à etat métalique car ceci peut assurer une densité de matiere fissile suffisant si elle sera renouveler en continu. Car ceci permet minimiser les captures steriles (le neutron qui est absorbé par les noyaux des métaux de stucture, des barres de contrôle , des gaines de combustible, du moderateur ou même par le noyau fissile sans jamais donner de fission. Ces neutrons font également la partie de pertes en resultat de reaction en chaine)  par les produits de fission. Ces réacteurs utilisent dans les barreaux d'uranium gainés d'un alliage à basse de magnessium, qui traversent les cannaux percés dans un empilement massif de graphite , dans ces cannaux circule CO2 sous pression. Comme l'un des premiers réacteurs commersiaux Magnox a eu nombreux défauts. Le premier est la corrosion des pieces de structure provoqué par les radicaux oxydant produit  par radiolyse (decomposition de matiere par rayonnement ionisant)  du CO2. Pour minimiser ce effet il fallu abaisser la puissance et limiter la temperature de sortie du gaz  au-dessous 400 °C. Les autre défauts sont l'usure provoqué par frottement, le bruit et les vibrations. En 2006, ce type de réacteurs representé 5% de la production l'éléctricité totale britannique et environ 20% de l'éléctricité nucléaire. Aujourd'hui un seule réacteur qui a été mis en service en 1971, est encore en exploitation sur centale Wylfa 1.

La Seconde Génération des réacteurs nucléaires a entrée en service à partir des années 1970. Son rôle principale a été l'augmentation de production pour la meilleure compétitivité de l'énergie nucléaire et donc l'assurance de l'independance énergetique du pays dans un contexte de fortes tensions sur le cours des énergies fossiles ( Choc pétrolier). La majorité des réacteurs en exploitation actuellement dans le monde sont des réacteurs de cette générarion. Le Royaume-Uni dispose deux types des réacteurs de cette générarion REP  et AGR.

Un Réacteur à Eau Pressurisée REP (Pressurized Water Reactor) construit  en 1988 et mis en service en 1995 sur la centrale Sizewell B. Sa capacité est environ 1188MW. Ce réacteur utilise comme combustible l'uranium enrichi, et comme le caloporteur et le modérateur ( à la fois) l'eau sous pression. La réaction en chaine rechauffe les assemblages de combustibles ce qui provoque échauffment d'eau contenant dans le cuve , appllée aussi "primaire".  La forte pression de 155 atmosphères exercée par le pressuriseur empêche l'eau à bouillir. Grâce aux pompes primaires cette eau sous forme du liquide circule dans un circuit fermé entre le cuve du réacteur et le Générateur de Vapeur. Celui-ci a un rôle de transmettre le chaleur de l'eau "primaire" à l'eau "secondaire"(ne rentre jamais en contact avec combustible). Sur laquelle le pression exercée est plus faible 70 atmosphère , elle va donc bouillir et crée la vapeur. Cette vapeur va se diriger vers turboalternateur.  Une fois actionné par la vapeur, la turboalternateur va produire électicité. Ce double rôle (le caloporteur et le modérateur ) de l'eau "primaire" offre une securité importanté. Ainsi , en cas de rupture brutale de l'eau , la chaleur n'est plus evacuée. Par contre , comme l'eau est aussi moderateur , les neutrons ne sont plus relantis , donc la réaction en chaine s'arrêt. Ceci limite gravité de l'accident.

Le Réacteur Refroidi au Gaz AGR (Advanced Gas cooled-Reactor) utilise un combustible en oxyde d'uranium légèrment enrichi (placé dans des gaines d'acier inoxyclable), rechargé en marche. C'est un successeur de modele Magnox , et se trouve uniquement en Royaume-Uni.

Sa puissance volumique est quatre fois superieure des Magnox, et son volume des échanges de chaleur est plus reduit. Le caracteur réfractoire de l'oxyde et correspondance chimique entre UO2 et CO2 permettent  une augmentation de temperature: le caloporteur à sortie du coeur est à 650°C, ce qui donne aux AGR un très bon rendement électrique 42%. Cette modele est present dans les centrales Dugeness, Hartlepool, Heysham, Hinkley Point, Hunterston B et Torness. La cause du demarage AGR est à la fois dans une organisation industrielle et à la fois dans le defaut du Magnox : la corrosion mal maîtrisée. Comme solution de probleme posé par la corrosion  radiolytique du CO2 et les radicaux libres oxydants formés par CO2 sous irradiotion, AGR a un caloporteur qui contient du méthane. Ceci permet diminuer la corrosion radiolytique. Par contre le contrôle de la consentation de ce gaz s'est avéré delicat.

La Troisième Génération des reacteurs nucléaires s'apprête aujourd'hui , elle insiste sur la sûreté et la securité . Il n'a pas des réacteur de cette génération au Royaume-Uni.