1 institut de technico-economie des systèmes energétiques – 3 juin 2009 quelques pistes de...
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1Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques – 3 juin 2009
Quelques pistes de réflexions pour l’évolution de la troisième
génération électronucléaire
Sophie Gabriel
2Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques – 3 juin 2009
Avenir de Gen III•A l’horizon 2030 : Parc de troisième génération (Gen III) :
– Renouvellement du parc Gen II (France)– Augmentation prévue de la capacité installée (Monde)
•Après 2040 : Parc mixte Gen III et Gen IV
•Objectifs actuels : Développer Gen IV et Améliorer Gen III
1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090
PremiPremièères res rrééalisationsalisations
UNGG
CHOOZ
SystSystèèmes mes du futurdu futur
Generation I
Generation II
Generation III
RRééacteursacteursactuelsactuels
REP 900
REP 1300
N4 EPR
RRééacteursacteursavancavancééss
Generation IV
1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090
PremiPremièères res rrééalisationsalisations
UNGG
CHOOZ
SystSystèèmes mes du futurdu futur
Generation I
Generation II
Generation III
RRééacteursacteursactuelsactuels
REP 900
REP 1300
N4 EPR
RRééacteursacteursavancavancééss
1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090 1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090 1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2070 2090 2090
PremiPremièères res rrééalisationsalisations
UNGG
CHOOZ
SystSystèèmes mes du futurdu futur
Generation I
Generation II
Generation III
RRééacteursacteursactuelsactuels
REP 900
REP 1300
N4 EPR
RRééacteursacteursavancavancééss
PremiPremièères res rrééalisationsalisations
UNGG
CHOOZ
SystSystèèmes mes du futurdu futur
Generation I
Generation II
Generation III
RRééacteursacteursactuelsactuels
REP 900
REP 1300
N4 EPR
RRééacteursacteursavancavancééss
Generation I
Generation II
Generation III
RRééacteursacteursactuelsactuels
REP 900
REP 1300
N4 EPR
RRééacteursacteursavancavancééss
Generation IVGeneration IV
3Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques – 3 juin 2009
Avenir de Gen III
•Améliorations possibles de Gen III :
– Compétitivité économique (→ Hauts taux de combustion)
– Optimisation de la ressource uranium (→ Hauts facteurs de conversion)
– Gestion des déchets (→ Coexistence Gen III - Gen IV)
– Sûreté
– Non-prolifération
– Sécurité d’approvisionnement
– …
4Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques – 3 juin 2009
Compétitivité économique de GEN III
•Point de vue économique, coût de production de l’électricité (coût moyen actualisé) :
•Amélioration de la compétitivité économique :– Baisse des dépenses :
• Réacteur : Investissement et exploitation• Cycle du combustible
– Augmentation de la production électrique : • Durée de vie• Disponibilité des réacteurs• Durée de cycle
actualiséeélectrique
actualisé
actualiséeélectrique
actualisée
actualiséeélectrique
actualiséactualisékWh
od
Comb
od
Exp
od
InvC
PrPrPr
60% 20% 20%
5Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques – 3 juin 2009
Amélioration Gen III – Hauts taux de combustion
•Augmentation de la production électrique– Historique Gen II :
• Durée de cycle : 12 → 18 mois • Taux de combustion : 33 → 45 GWj/t
– Objectifs Gen III :• Durée de cycle : 2 – 3 ans • Taux de combustion : ≈ 100 GWj/t
Paramètres :•Type de combustible:
UO2, CERMET, CERCER
•Fractionnement : 1/3 1/n 1/8
•Enrichissement 5% e 12% 4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Longueur d'un cycle (Jepp)
En
rich
isse
men
t en
ura
niu
m 2
35 (
%)
n =1/3n =1/5n =1/6 n =1/4n =1/8
70000 MWj/t
150000 MWj/t160000 MWj/t
180000 MWj/t
140000 MWj/t
120000 MWj/t
200000 MWj/t
130000 MWj/t
110000 MWj/t
100000 MWj/t
90000 MWj/t80000 MWj/t
2 ans (556 JEPP) 3 ans (834 JEPP)
6Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques – 3 juin 2009
Amélioration Gen III – Hauts facteurs de conversion
•Meilleure utilisation de la matière(Rapport, pour un intervalle de temps donné, du nombre de nucléides fissiles
produits au nombre de nucléides fissiles détruits.)
•Réacteurs sous modérés
• REP assemblage carré ou hexagonal
• REB
REFR REFR REFR REFR REFR REFR REFR REFR REFR
REFR REFR REFR MOX MOX MOX MOX MOX MOX MOX REFR REFR REFR
REFR REFR MOX MOX MOX MOX MOX MOX MOX MOX MOX MOX MOX REFR REFR
REFR REFR MOX MOX MOX MOX MOX MOX FER MOX MOX MOX MOX MOX MOX REFR REFR
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REFR REFR REFR MOX MOX MOX MOX MOX MOX MOX REFR REFR REFR
REFR REFR REFR REFR REFR REFR REFR REFR REFR
220225400230180
1, 255 mm
7, 600 mm
Fuel assembly 900Control rod 283
MOX
Blanket
220225400230180
1, 255 mm
7, 600 mm
Fuel assembly 900Control rod 283
MOX
Blanket
7Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques – 3 juin 2009
Hauts taux de combustion ou Hauts facteurs de conversion
•Conséquences des modifications de combustible
– Fonctionnement du réacteur :
• Temps de séjour du combustible en cœur
• Disponibilité
– Cycle du combustible
• Fabrication - Conception
• Quantités mises en jeu
• Qualités des matières
– Valeur énergétique
de la matière recyclée
– Radioprotection
– Criticité
8Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques – 3 juin 2009
Coexistence de Gen III et Gen IV
•France : Gestion durable des matières et déchets radioactifs (loi du 28 juin 2006)
– Evolution du parc électronucléaire avec arrivée des réacteurs Gen IV
– Nucléaire plus durable
Source : EDF, ENC 2002
Parc actuel
1975 2000 2025 2050 2075
Gen IV
EPR
U (Uapp, URT)
Pu (recyclage en MOX)
A.M. + P.F. ---> verres P.F. ---> verres
A.M. ---> verres ou recyclage
Recyclage Gen IV
Entreposage
Gen IVCycle
Extension durée de vie
Réacteurs
Cycle