Cycles uranium et thorium en réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium. Aspects neutroniques et déchets associés.
Résumé
Sodium fast reactors (SFR-Na) with uranium 238/plutonium 239(U/Pu) cycle, its technical feasibility has already proven, allow to overcome the problem of natural uranium resources in achieving the regeneration of the fuel fissile element. In addition, a waste man- agement can be perfomed to reduce the radiotoxicity of actinides produced by the reactor in transmuting the AM in the core (homogeneous transmutation). Another alternative to minimize waste is to use another couple fertile-fissile : the thorium 232 and the uranium 233 (Th/U). The comparison is performed on neutronic and safety aspects and on waste production, in using an evolutive Monte Carlo. Although one does not disclose real clear advantages concerning the radiotoxicity of wastes for a particular cycle, the Th/U cycle reduces the radiotoxicity during periods when it is the highest. The homogeneous trans- mutation minimizes significantly for both cycles, radiotoxicity of wastes, with different factors depending on the considered time period. However, it is done to the detriment of an important increase of AM in the core. If we consider the nuclear stop, the inventory of the reactor core becomes a waste. The gain provided by the transmutation, taking into account both the core and accumulated waste radiotoxicities, will be quantified, and shows the transmutation does not provide a significant gain if the burning of main fissile elements is not considered when the nuclear is stopped.
Les réacteurs `a neutrons rapides refroidis au sodium `a cycle uranium 238/plutonium 239, dont la faisabilité technique a déj`a ´et´e ´eprouv´ee, permettent de s'affranchir du prob- lème des ressources d'uranium naturel en r´ealisant la r´eg´en´eration de l'´elément fissile du combustible. En outre, une gestion des déchets visant `a réduire la production et la ra- diotoxicité des actinides mineurs produits par le réacteur peut ˆetre mise en oeuvre en transmutant les AM en coeur (transmutation homog`ene). Une autre alternative pour min- imiser les d´echets est l'utilisation d'un autre couple fertile-fissile : le thorium 232 et l'ura- nium 233 (Th/U). La comparaison des deux cycles est men´ee sur les aspects neutroniques et la sˆuret´e et sur la production de d´echets, en utilisant un Monte Carlo ´evoluant. Con- cernant la radiotoxicit´e des d´echets, mˆeme si on ne d´egage pas v´eritablement d'avantages clairs pour un cycle ou l'autre, le cycle Th/U r´eduit la radiotoxicit´e durant les p´eriodes o`u elle est la plus ´elev´ee. La transmutation homog`ene r´eduit significativement, pour les deux cycles, la radiotoxicit´e des d´echets, de facteurs variables selon la p´eriode de temps consid- ´er´e. Toutefois, elle se fait au d´etriment d'une augmentation importante de l'inventaire des AM dans le coeur. Si l'on consid`ere la fin de jeu, l'inventaire du coeur du r´eacteur devient alors un d´echet. Le gain apport´e par la transmutation, en prenant en compte `a la fois la radiotoxicit´e du coeur et des d´echets cumul´es, sera quantifi´e, et montre que la transmuta- tion n'offre pas de gain consid´erable si l'incin´eration des ´el´ements fissiles principaux (Pu ou U selon le cycle) n'est pas mise en oeuvre lors de l'arrˆet de la fili`ere.
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