Réacteur de grande puissance à tubes de force
Schéma simplifié d'un RBMK
Schéma détaillé d'un RBMK

Le réacteur de grande puissance à tube de force (russe : Реактор Большой Мощности Канальный / Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalniy, ou RBMKРБМК — en abrégé) est un type de réacteur nucléaire de conception soviétique, connu pour avoir été impliqué dans la catastrophe de Tchernobyl en 1986.

Ces réacteurs sont destinés à la production industrielle d’électricité et à la production de plutonium. Les plus grands réacteurs RBMK (exemple : la centrale nucléaire d'Ignalina) atteignent une puissance de 1 500 mégawatts électrique chacun, ce qui représente encore actuellement un record mondial (en attendant la mise en services des réacteurs EPR, annoncés à 1 600 mégawatts ou plus).

Ce type de réacteur est connu pour être à l'origine de la catastrophe de Tchernobyl. Les autres réacteurs RBMK ont reçu diverses modifications depuis lors. Le dernier réacteur de la centrale nucléaire de Tchernobyl a été définitivement arrêté en l'an 2000. À cette époque, il existait 17 réacteurs de ce type. Mais en 2005, il en restait encore 11 en activité dans le monde : onze en Russie (4 à Koursk, 4 à Léningrad et 3 à Smolensk). Ceux-ci ont cependant subi des modifications, notamment au niveau des barres d'arrêt d'urgence afin de les rendre plus sûres. Le dernier en date à avoir été fermé se situe dans la centrale nucléaire d'Ignalina en 2009, la Lituanie l'ayant fermée dans le but de rentrer dans L'Union Européenne.

Le RBMK est l’aboutissement du programme soviétique pour la conception d’un réacteur refroidi à l’eau légère, basé sur les modèles existants de réacteurs militaires au plutonium modérés par du graphite. Le premier de ces réacteurs, AM-1 (Atom Mirnyi, littéralement Atome pacifique), produisait 5 MW d’électricité (30 MW thermiques) et alimenta la ville de Obninsk entre 1954 et 1959.

Avec de l’eau légère pour liquide de refroidissement et du graphite comme modérateur, il est possible d’utiliser de l’uranium peu enrichi comme combustible nucléaire (à 1,8 % de U235, contre 3 % environ pour l'uranium utilisé dans les réacteurs classiques PWR). Ainsi, les Soviétiques avaient construit un grand réacteur industriel ne nécessitant ni séparation d’isotopes, ni enrichissement massif de l'uranium, ni eau lourde. Il avait aussi pour « avantage » de produire d’importantes quantités de plutonium (élément utilisé dans la fabrication de certaines armes nucléaires).

Sommaire

Conception

Chargement du réacteur d'Ignalina

La conception RBMK repose sur des tubes de pression verticaux de sept mètres qui courent dans le graphite modérateur. Le réacteur est refroidi à l’eau, qui entre en ébullition à la température de 290 °C dans le cœur (de façon comparable aux réacteurs à eau bouillante). Le combustible est un oxyde d'uranium légèrement enrichi sous forme de barres de 3,5 mètres. Comme la modération des neutrons est essentiellement due à des éléments de graphite fixes, une augmentation de l’ébullition se traduit par une diminution du refroidissement et de l’absorption des neutrons sans qu’il y ait inhibition de la réaction de fission dans le réacteur, d’où un coefficient de vide fortement positif. Ceci rend le système vulnérable à un accident de rétro-action positif, comme ce fut le cas à Tchernobyl.

Sécurité

Le graphite, les blindages et le système de refroidissement sont avec les barres de contrôle et les instruments de contrôle et de calcul les premiers moyens destinés à assurer la sécurité du réacteur. Outre ces systèmes (classiques), le cœur du réacteur est entouré, sur toute sa hauteur d'un réservoir annulaire d'eau, lui même ceinturé d'une enceinte contenant du sable (1 300 kg/m3) qui constituent un double système passif supplémentaire de protection. Le fond et le couvercle de la cuve sont étayés et isolés thermiquement. Les parois verticales du cœur du réacteur et d'autres éléments sont conçus pour offrir une bonne souplesse face aux dilatations thermiques, mais l'ensemble du système est toutefois jugé trop instable par les spécialistes des pays qui ne l'utilisent pas, notamment dans les pays occidentaux qui ont choisi d'entourer leurs réacteurs d'une seconde enceinte plus dure et plus étanche chargée de mieux confiner les produits d'une fuite ou d'une explosion.

Améliorations après Tchernobyl

  • En 2010, il reste 11 réacteurs RBMK en activité et un en construction : 5 à Koursk (dont un en construction), 4 à Sosnovy Bor, 3 à Smolensk.
  • Les RBMK actuels utilisent un combustible enrichi à 2,4 %, ce qui rend moins dangereuse l'utilisation du graphite comme modérateur.

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