Historique du développement du réacteurDepuis le début de l’énergie nucléaire à l’échelle industrielle au milieu du XXe siècle, les conceptions fondamentales des réacteurs ont progressé de manière à maximiser l’efficacité et la sécurité sur la base des enseignements tirés des conceptions précédentes. Dans cette progression historique, quatre générations distinctes de réacteurs peuvent être distinguées. Les réacteurs de génération I ont été les premiers à produire de l’énergie nucléaire civile, par exemple les réacteurs de Shipping port aux États-Unis et de Calder Hall au Royaume-Uni. Les réacteurs de génération I ont également été appelés « premiers réacteurs prototypes ». Le milieu des années 1960 a donné naissance aux conceptions de la génération II, ou « réacteurs de puissance commerciaux ». La plupart des centrales nucléaires en exploitation utilisent aujourd’hui la technologie de génération II.Les conceptions de génération II intégraient un certain nombre d’éléments pour accroître la sûreté du réacteur et réduire les risques associés aux accidents. Cependant, les éléments de Génération II sont considérés comme des « systèmes de sécurité active » ; c’est-à-dire qu’ils doivent être activés par des contrôleurs humains et ne peuvent pas fonctionner si l’alimentation électrique les systèmes sont arrêtés. Afin de faire progresser encore la sûreté, une nouvelle génération de « réacteurs avancés à eau légère » a été conçue à partir du milieu des années 1990. Ces conceptions de génération III intègrent des systèmes dits de sécurité passive dans la structure du réacteur. Les systèmes passifs sont destinés à accroître la sûreté du réacteur en fonctionnant sans intervention humaine ni alimentation électrique. Deux conceptions de génération III importantes sont le réacteur européen à eau sous pression (EPR) et le Westinghouse Advanced Plant 1000 (AP1000) réacteur à eau sous pression. Dans la conception AP1000, en cas de perte complète de l’alimentation électrique (y compris les générateurs de secours d’urgence), les barres de commande tomberaient dans le cœur du réacteur, arrêtant immédiatement la réaction nucléaire en chaîne, et la chaleur de désintégration continue serait transférée hors du confinement du réacteur par un système de réservoirs de refroidissement alimentés par gravité. Un réservoir, situé à l’intérieur de la structure de confinement étanche, alimenterait le noyau en eau ; cette eau bouillirait et monterait sous forme de vapeur jusqu’au sommet de la structure de confinement, où elle se condenserait et retournerait au système de refroidissement interne. La chaleur de condensation serait à son tour transférée à l’enceinte de confinement qui serait refroidie par de l’eau s’écoulant par gravité d’un réservoir externe situé au sommet de l’enceinte. L’eau s’évaporant à l’extérieur de l’enceinte achèverait le transfert de la chaleur du réacteur vers l’atmosphère, où elle se dissiperait.Les industries nucléaires de plusieurs pays prévoient actuellement des centrales nucléaires de génération IV, ou « centrales nucléaires de nouvelle génération » (NGNP), qui sont conçues avec l’intention d’être construites à partir du deuxième quart du 21e siècle. Pour qu’un réacteur soit classé dans la catégorie NGNP, il devrait satisfaire à plusieurs exigences, notamment (1) être très économique, (2) incorporer une sécurité renforcée, (3) produire un minimum de déchets et (4) être résistant à la prolifération. Un concept NGNP est le réacteur à très haute température (VHTR), un réacteur refroidi à l’hélium et modéré au graphite utilisant une variété de combustibles qui créerait suffisamment de chaleur pour générer de l’électricité et également alimenter d’autres processus industriels, tels que la production d’ hydrogène à partir de l’eau.
Les premières piles atomiquesPeu de temps après l’annonce de la découverte de la fission nucléaire en 1939, des articles de journaux rapportant la découverte mentionnaient la possibilité qu’une réaction en chaîne de fission puisse être exploitée comme source d’énergie. La Seconde Guerre mondiale, cependant, a commencé en Europe en septembre de cette année-là, et les physiciens de la recherche sur la fission se sont tournés vers l’utilisation de la réaction en chaîne dans un bombe atomique. Aux États-Unis, Prés. Franklin D. Roosevelt a été persuadé par une lettre d’Albert Einstein d’initier un projet secret consacré à cet effet. Le projet Manhattan comprenait des travaux sur l’enrichissement de l’uranium pour se procurer de l’uranium 235 à des concentrations élevées ainsi que des recherches sur le développement de réacteurs. L’objectif était double : en savoir plus sur la réaction en chaîne pour la conception des bombes et développer une méthode de production d’un nouvel élément, le plutonium, qui devait être fissile et pouvoir être isolé chimiquement de l’uranium.
Le développement des réacteurs a été placé sous la supervision du principal physicien nucléaire expérimental de l’époque, Enrico Fermi. Le projet de Fermi a débuté à l’Université de Columbia et a été démontré pour la première fois à l’Université de Chicago, centré sur la conception d’un réacteur modéré au graphite. Le 2 décembre 1942, Fermi rapporta avoir produit la première réaction en chaîne auto-entretenue. Son réacteur, plus tard appelé Chicago Pile No. 1 (CP-1), était fait de graphite pur dans lequel des lingots d’uranium métal étaient chargés vers le centre avec des morceaux d’oxyde d’uranium sur les bords. Cet appareil n’avait pas de système de refroidissement, car il devait fonctionner à des fins purement expérimentales à très faible puissance (environ 10 kilowatts d’énergie thermique). Le CP-1 a ensuite été démantelé et reconstruit sur un nouveau site de laboratoire dans la banlieue de Chicago, le siège d’origine de l’actuel Laboratoire national d’Argonne. L’appareil a continué à servir de réacteur de recherche jusqu’à ce qu’il soit finalement mis hors service en 1953.
L’impact de la guerre froide sur Washington ; Hanford, 1942-1992
Les symboles de la guerre froide envahissent l’État de Washington. Le Space Needle et le Pacific Science Center témoignent de la réflexion tournée vers l’avenir, la haute technologie et l’aérospatiale autour de Puget Sound. À la fin des années 1950 et au début des années 1960, Seattle a appris à s’appeler «ville à réaction», entre autres choses «aérospatiales», car la production croissante de Boeing définissait l’économie locale. Pendant le festival annuel Seafair (qui commémorait non pas l’espace mais l’héritage maritime de Seattle), la ville a accueilli l’escadron de la Marine de Blue Angel exécutant des jets ainsi qu’une variété de navires de guerre.
Cependant, aussi dévoué que soit Seattle aux symboles de la guerre froide, il ne pouvait égaler Richland, Washington, ville dortoir de Hanford, dans son identification avec la guerre froide. À Richland, l’atome, sous diverses formes, est devenue une icône très importante. Les résidents pouvaient vivre sur Proton Lane, jouer aux Atomic Lanes et dîner au Fission Chips. Les citadins appelaient leur communauté Atomic City, A-City ou Atomic City of the West (Oak Ridge, Tennessee, était la ville atomique de l’Est), et le logo de la ville contenait une image de l’atome. Au cours des années 1950, le festival d’été annuel de Richland – l’équivalent du Seafair de Seattle – s’appelait Atomic Frontier Days. Lorsque Richland s’est associé à Pasco et Kennewick pour former une chambre de commerce au début des années 1960, il s’appelait le Tri-City Nuclear Industrial Council et s’efforçait d’attirer plus de travail atomique et spatial en particulier. Le plus notoirement de tous, les Richland High Bombers, après 1970 environ, ont adopté un nuage de champignon à explosion atomique comme logo de l’école. Les citadins ont défendu le symbole très critiqué comme une icône précise de leur histoire. Bien plus que Seattle, Richland et Hanford, produits de l’atome, étaient des créatures de la Seconde Guerre mondiale et de la guerre froide. [Sur le passé de Richland, voir John M. Findlay, « Atomic Frontier Days : Richland, Washington, and the Modern American West, » Richland et Hanford, produits de l’atome, étaient des créatures de la Seconde Guerre mondiale et de la guerre froide. [Sur le passé de Richland, voir John M. Findlay, « Atomic Frontier Days : Richland, Washington, and the Modern American West, » Richland et Hanford, produits de l’atome, étaient des créatures de la Seconde Guerre mondiale et de la guerre froide. [Sur le passé de Richland…
Hanford Immobilier. Le « marché le plus chaud » de Washington en 1958.
Craignant que l’obsolescence technologique ou l’amélioration des relations internationales ne détruise leur économie unidimensionnelle, les habitants des Tri-Cities ont commencé à faire pression sur l’AEC et le Congrès pour diversifier Hanford. Convaincus que les centrales nucléaires étaient la vague de l’avenir, ils ont fait pression sur le gouvernement fédéral pour qu’il autorise la construction d’un neuvième réacteur à Hanford, qui pourrait produire à la fois du plutonium pour les armes nucléaires et des kilowatts pour le réseau électrique BPA. Le sénateur Henry M. Jackson (D, WA) a présenté un projet de loi à cet effet en 1956, et dix ans plus tard, le réacteur N à double usage a été achevé à Hanford. Alors que Washington, DC, appelait toujours les coups vraiment importants à Hanford, les habitants de l’État de Washington ont commencé à sentir que leur voix pouvait également être entendue dans la planification de l’avenir de Hanford. Cela devint particulièrement important entre 1964 et 1971, lorsque l’AEC a fermé les huit premiers réacteurs construits et exploités à Hanford. Les habitants des villes environnantes comptaient sur leurs nouvelles relations à Washington, DC, en particulier les sénateurs Jackson et Magnuson, pour s’assurer que les fonds fédéraux continuaient d’affluer vers Hanford, malgré l’arrêt de huit réacteurs de production. L’économie de Tri-City a réussi à se maintenir à flot jusqu’aux années 1970, lorsque la construction de trois centrales nucléaires, sous les auspices du Washington Public Power Supply System (ou WPPSS), a commencé à Hanford (deux autres ont été lancées dans l’ouest de Washington). Il semblait que l’avenir économique de la région était assuré. En effet, les optimistes de Tri-City envisageaient avec enthousiasme la construction d’un « parc industriel nucléaire » avec jusqu’à cinquante réacteurs différents produisant du plutonium et des kilowatts tout en servant la cause de la recherche scientifique. Peut-être que la guerre froide perdurerait à Hanford sous la forme de réacteurs productifs.
En avril 1963, RW Beck et Asc. a soumis au Washington Public Power Supply System un rapport d’ingénierie couvrant le projet de production électrique de Hanford. Cette photographie est la conception de l’artiste de ce à quoi cela ressemblerait. Ces jours grisants étaient comptés. S’attendant toujours à être à la pointe de la technologie nucléaire, les habitants de Tri-City ont toujours été déçus par les rebondissements de l’ère atomique. La construction des trois réacteurs WPPSS s’est poursuivie au cours des années 1970, alimentant l’économie locale, mais en 1982, il était devenu clair que les centrales nucléaires ne seraient pas un point d’ancrage pour l’avenir. Les Américains se sont retournés contre l’énergie nucléaire à la fin des années 1970 et au début des années 1980…
Recherche atomique
En 1960, le premier réacteur atomique pour la recherche et le développement a commencé à fonctionner à Richland, Wa. L’usine a été construite pour déterminer l’adéquation du plutonium comme combustible de réacteur. Il fallait recycler le plutonium issu de la production d’armes. On s’attendait à ce que l’uranium 235 enrichi au plutonium-239 donne une production d’énergie accrue, avec moins de besoin pour les installations coûteuses de séparation des isotopes de l’uranium. L’opération Hanford Atomic Products était gérée par la General Electric Company pour la Commission de l’énergie atomique.
Historique du développement du réacteur
