Espace nucléaire

Dans un réacteur nucléaire, l'uranium capture des neutrons, formant ainsi les actinides mineurs, dotés d'un noyau lourd et dont les principaux représentant sont l'américium, le neptunium et le curium. Ces radionucléides sont les déchets les plus critiques de la filière nucléaire. Même s'ils ne représentent qu'une tonne déchargée par an pour le parc nucléaire français, ils constituent de dangereuses sources de rayonnement a. La transmutation est un voie actuellement à l'étude et qui vise à les rendre inoffensifs.

La transmutation

A l'image des alchimistes qui voulaient changer le plomb en or, la transmutation des éléments consiste à faire perder ou gagner des nucléons à des noyaux d'atomes, afin de convertir les actinides mineurs en produits moins virulents à durée de vie plus courte.

Dans un premier temps, il faut prélever les actinides mineurs du combustible usagé, puis ensuite réduire leur radioactivité à des niveaux raisonnables en durée et en intensité de rayonnement. Cette étape nécessite de bombarder les actinides mineurs avec des neutrons de haute énergie, dits "rapides" et casser ainsi les lourds et instables noyaux, en noyaux plus petits et de radioactivité moins importante et perdant sa radioactivité en une centaine d'année.

L'étape visant à casser les noyaux nécessite de fabriquer un combustible contenant les actinides mineurs, ce qui paraît compliqué.

Lorsqu'un combustible est réalisé et installé dans un réacteur "rapide", les actinides laissent filer les neutrons produits dans le réacteur. Si la criticité n'est pas maîtrisée, la réaction peut s'emballer et transformé le réacteur en bombe.

Le réacteur hybride, qui consiste à associer sur un même site un accélérateur de particules à un réacteur nucléaire sous-critique, vise à réduire le problème de la criticité. La cuve du réacteur doit contenir un assemblage de noyaux fissiles, émetteur de neutrons "rapides". Le combustible peut être composé d'un mélange d'uranium, de plutonium, voire de thorium et d'actinides mineurs. Ceux-ci seront par la suite détruits par un flux de neutrons.

L'accélérateur de particules

La quantité de matière fissile n'étant pas assez importante pour entretenir la réaction en chaîne, le déficit de neutrons va permettre d'accueillir les actinides mineurs sans que la criticité n'atteigne des niveaux inquiétants. L'accélérateur de particules a pour fonction d'ajuster le nombre de neutrons et d'optimiser le taux de destruction des actinides mineurs. Les protons vont se déplacer sur quelques dizaines de mètres et ainsi acquérir de beaucoup d'énergie. Ils pénètrent ensuite, sous forme de faisceau, dans la cuve du réacteur où ils vont taper une "cible" en alliage métallique, siège de la réaction de spallation. Celle-ci produit trente neutrons pour chaque proton reçu, lesquels possèdent assez d'énergie pour détruire les actinides mineurs et participer à la réaction en chaîne dans le combustible.