La deuxième étape vitale du programme nucléaire indien en trois étapes a été stimulée avec le début du « chargement du cœur » ; au premier réacteur surgénérateur rapide (FBR) indigène du pays à Kalpakkam, Tamil Nadu, au début du mois.
Le chargement du cœur est le processus consistant à placer des assemblages de combustible nucléaire à l'intérieur. le cœur d'un réacteur nucléaire. Le lancement du processus a eu lieu en présence du Premier ministre Narendra Modi le 4 mars.
L’achèvement du chargement du cœur marquera effectivement la première approche de la « criticité » ; — le déclenchement d'une réaction de fission nucléaire autonome qui finira par conduire à la production d'électricité par le FBR de 500 mégawatts électriques (MWe).
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Programme FBR indien
Les efforts visant à construire un FBR ont été lancés il y a vingt ans, et les gouvernements successifs ont soutenu le projet comme une étape vers le développement par l'Inde de capacités complètes couvrant l'ensemble du cycle du combustible nucléaire, par lequel l'électricité est produite à partir de l'uranium dans des réacteurs nucléaires.
En 2003, alors qu'Atal Bihari Vajpayee était Premier ministre, la Bharatiya Nabhikiya Vidyut Nigam Ltd ou BHAVINI a été constituée pour construire et exploiter le réacteur nucléaire le plus avancé d'Inde, le Prototype Fast Breeder Reactor (PFBR).
Le projet devait être achevé d'ici septembre 2010, mais a été retardé en raison de défis technologiques. La dernière série d'approbations avait révisé l'objectif d'achèvement à octobre 2022.
Une fois mis en service, l’Inde sera le deuxième pays après la Russie à disposer d’un FBR commercial. La Chine a un petit programme sur les surgénérateurs rapides ; des programmes dans des pays comme le Japon, la France et les États-Unis ont été interrompus pour des raisons de sécurité.
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De « fertile » à « fissile »
Le programme énergétique en trois étapes du Département de l'énergie atomique (DAE) envisage une voie permettant d'utiliser les abondantes réserves de thorium de l'Inde, trouvées dans les sables placers côtiers et intérieurs des plages du Kerala, du Tamil Nadu, d'Odisha et de l'Andhra. Pradesh, Maharashtra et Gujarat, ainsi que dans les sables fluviaux intérieurs du Jharkhand et du Bengale occidental – pour produire de l'électricité.
(Un gisement de placers est une concentration naturelle de minéraux plus lourds créée par l'action de la gravité sur des particules en mouvement. Ces concentrations se trouvent généralement le long des ruisseaux, des rivières, des plages et des étendues de gravier résiduel où ils sont rejetés. Outre le thorium (provenant du minerai de monazite ), l'or, le platine, le titane, l'uranium et les terres rares sont extraits commercialement des gisements de placers.)
L'Inde doit la vision du programme nucléaire en trois phases destiné à assurer la sécurité énergétique au Dr Homi J Bhabha, le père du programme nucléaire indien, et au Dr Vikram Sarabhai, qui ont reconnu la nécessité de développer des FBR, car ces réacteurs génèrent plus de combustible nucléaire qu'ils n'en consomment grâce à la conversion rentable d'isotopes fertiles en matière fissile.
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Les trois étapes impliquent la conversion du « matériel fertile » ; (qui n'est pas fissile par les neutrons thermiques mais peut être converti en matière fissile) en matière fissile.
Par exemple, l’U238, l’isotope dominant de l’uranium, est une matière fertile qui ne peut à elle seule amener le réacteur à atteindre la criticité et doit être convertie en plutonium fissile (Pu239) dans un réacteur nucléaire. Le combustible usé des réacteurs thermiques contient du Pu239, qui est brûlé le plus efficacement dans un réacteur rapide.
La monazite contenant du thorium est également une matière fertile qui doit être convertie en matière fissile U233.
L’Inde a adopté une approche de « cycle du combustible fermé », qui implique le retraitement du combustible usé pour séparer les isotopes utiles Pu239 et U233 de l’U238 et du Th232. Pour multiplier l'inventaire fissile et travailler progressivement à l'établissement d'une base de puissance plus élevée, il est essentiel d'utiliser à terme le thorium dans la troisième étape du programme.
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Le FBR est une étape importante pour atteindre la troisième étape. étape, ouvrant la voie à une éventuelle utilisation complète du thorium du pays.
Trois étapes et FBR
La première étape — la mise en place de réacteurs à eau lourde sous pression (PHWR) et des installations associées du cycle du combustible est en cours. Les PHWR sont des réacteurs qui utilisent de l'uranium naturel comme combustible et de l'eau lourde (oxyde de deutérium) comme caloporteur et modérateur.
La Nuclear Power Corporation of India Limited (NPCIL) exploite 22 réacteurs nucléaires commerciaux d'une capacité installée de 6 780 MNous. Le programme a été complété par la construction de réacteurs à eau légère (LWR) importés — la première des deux unités construites avec la collaboration russe produit déjà de l'électricité.
Lire | L'Inde va ajouter 18 réacteurs nucléaires supplémentaires d'une capacité totale de 13 800 MWe d'ici 2032 : NPCIL
La deuxième étape implique la mise en place de RBR appuyés par des usines de retraitement et des usines de fabrication de plutonium, principalement pour multiplier la inventaire des matières fissiles. La multiplication des stocks de fissiles est également nécessaire pour établir une base de puissance plus élevée pour l'utilisation du thorium dans la troisième étape du programme.
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La troisième étapesera basé sur le cycle ThU233. Pour produire de l'U233, obtenu par irradiation du thorium dans des PHWR et des FBR, un réacteur avancé à eau lourde (AHWR) est proposé.
La combinaison des réacteurs de puissance des trois étages devrait garantir une énergie à long terme. sécurité pour le pays. Mais l’utilisation commerciale du thorium à grande échelle ne pourra commencer que lorsque des réserves abondantes d’U233 ou de Pu239 seront disponibles. Les progrès réalisés sur le FBR ont rendu visible le passage à la troisième phase.
La voie à suivre par la suite
Alors que le chargement du cœur commence, le FBR utilisera dans un premier temps du combustible à oxyde mixte d'uranium et de plutonium (MOX), ont indiqué des responsables. La « couverture » U238 autour du noyau de combustible subira une transmutation nucléaire pour produire plus de combustible – d’où le nom de « Breeder ». La transmutation nucléaire implique la conversion d'un élément chimique ou d'un isotope en un autre élément chimique, le nombre de protons ou de neutrons dans le noyau de l'atome subissant une modification.
L’utilisation du Th232, qui n’est pas une matière fissile, comme couverture est également envisagée à ce stade. Grâce à la transmutation, le thorium créera de l'U233 fissile, qui sera utilisé comme combustible dans la troisième étape.
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Le DAE maintient que malgré l'utilisation de cette technologie avancée, tant le coût en capital que le coût unitaire de l'électricité sont « comparables » aux autres centrales nucléaires et conventionnelles.
Alors que la première des trois étapes est déjà en cours avec le programme PHWR, l'accord nucléaire civil entre l'Inde et les États-Unis a ouvert la porte à l'Inde pour acheter de l'uranium pour ses réacteurs nationaux, accélérant ainsi le rythme de son programme nucléaire.
< p>La DAE a pour objectif d'augmenter la part du nucléaire dans le mix énergétique d'ici 2032 en produisant 22 400 MWe à partir de ses centrales nucléaires. Il a approuvé la construction de 10 nouveaux PHWR en « mode flotte », dans lesquels une usine devrait être construite dans les cinq ans suivant le premier coulage du béton.
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