Cycle du combustible nucléairethumb|Schéma simplifié d'un cycle du combustible nucléaire : (1) extraction-enrichissement-fabrication (2) retraitement après usage (3) stockage ou (4) recyclage. Le cycle du combustible nucléaire (ou chaîne du combustible nucléaire) est l'ensemble des opérations de fourniture de combustible aux réacteurs nucléaires, puis de gestion du combustible irradié, depuis l'extraction du minerai jusqu'à la gestion des déchets radioactifs.
Produit de fission à vie longueLes produits de fission à vie longue sont les matériaux radioactifs dont la demi-vie est longue (plus de ), produits par fission nucléaire. La fission nucléaire produit des produits de fission, des actinides à partir du combustible nucléaire dont les noyaux capturent des neutrons mais ne subissent pas de fission, et des produits d'activation dus à l'activation neutronique du réacteur ou des matériaux de l'environnement.
Cycle du combustible nucléaire au thoriumLe cycle du combustible au thorium décrit l'utilisation du thorium 232, un élément abondant dans la nature, comme matériau fertile permettant d'alimenter un réacteur nucléaire. Le cycle du thorium présente de nombreux avantages théoriques par rapport à un cycle à l'uranium : le thorium est trois à quatre fois plus abondant que l'uranium, notamment dans les pays qui sont susceptibles de construire des réacteurs dans le futur, comme l'Inde, le Brésil et la Turquie.
Transmutationvignette|redresse=1.2|Le Soleil est un réacteur à fusion naturel qui transmute les éléments légers en éléments plus lourds grâce à la nucléosynthèse stellaire, une forme de fusion nucléaire. La transmutation de la matière est la transformation d'une substance en une autre. En physique nucléaire, la transmutation (ou mue atomique) est la transformation d'un élément chimique en un autre par une modification de son noyau atomique. Elle est aussi appelée transmutation nucléaire.
Traitement du combustible nucléaire uséLe traitement du combustible nucléaire usé (anciennement retraitement des combustibles usés) regroupe plusieurs procédés mécaniques et chimiques de traitement du combustible nucléaire après utilisation en réacteur, visant à séparer des éléments potentiellement réutilisables tels que l'uranium et le plutonium, mais également les « actinides mineurs », des produits de fission contenus dans le combustible nucléaire irradié. Le traitement du combustible usé est l'une des étapes du cycle du combustible nucléaire.
Produit de fissionLes produits de fission sont des corps chimiques résultant de la fission d'un noyau atomique fissile : chaque noyau de matière fissile subissant une fission nucléaire se casse en deux (exceptionnellement trois) morceaux, qui se stabilisent sous forme de nouveaux atomes. Les produits de fission se forment suivant une distribution statistique (qui dépend faiblement du noyau fissile) et on y trouve des isotopes d'une bonne partie des éléments chimiques existants.
Liquid metal cooled reactorA liquid metal cooled nuclear reactor, or LMR is a type of nuclear reactor where the primary coolant is a liquid metal. Liquid metal cooled reactors were first adapted for breeder reactor power generation. They have also been used to power nuclear submarines. Due to their high thermal conductivity, metal coolants remove heat effectively, enabling high power density. This makes them attractive in situations where size and weight are at a premium, like on ships and submarines.
Réacteur à neutrons rapidesUn réacteur à neutrons rapides (RNR, en anglais ) est un réacteur nucléaire qui utilise des neutrons rapides, par opposition aux neutrons thermiques. Sous la forme de réacteurs électrogènes basés sur la production de vapeur, le caloporteur utilisé est le sodium liquide, permettant aux neutrons de garder une énergie importante. Depuis 2001, la recherche sur les réacteurs à neutrons rapides est coordonnée dans le cadre du Forum international Génération IV.
Combustible nucléairevignette|Modèle de l'atome. Le combustible nucléaire est le produit qui, contenant des isotopes fissiles (uranium, plutonium...), fournit l'énergie dans le cœur d'un réacteur nucléaire en entretenant la réaction en chaîne de fission nucléaire. Les termes « combustible » et « combustion » sont utilisés par analogie à la chaleur dégagée par une matière en feu, mais sont inappropriés pour caractériser tant le produit que son action.
Minor actinideThe minor actinides are the actinide elements in used nuclear fuel other than uranium and plutonium, which are termed the major actinides. The minor actinides include neptunium (element 93), americium (element 95), curium (element 96), berkelium (element 97), californium (element 98), einsteinium (element 99), and fermium (element 100). The most important isotopes of these elements in spent nuclear fuel are neptunium-237, americium-241, americium-243, curium-242 through -248, and californium-249 through -252.
SurgénérationLa surgénération ou surrégénération est la capacité d'un réacteur nucléaire à produire plus d'isotopes fissiles qu'il n'en consomme, en transmutant des isotopes fertiles en isotopes fissiles. Le seul isotope fissile disponible en tant que ressource naturelle sur Terre est l'uranium 235, directement exploitable dans le cycle du combustible nucléaire. La surgénération permet théoriquement de valoriser en tant que combustible nucléaire l'ensemble des matières fertiles tels l'uranium 238, qui représente plus de 99 % de l'uranium naturel, et le thorium, lui-même trois fois plus abondant que l'uranium.
Fission nucléaireredresse=1.67|vignette|Schéma animé (simplifié) d'une fission nucléaire. Un atome (énorme rond rouge) est percuté par un neutron (point bleu). Celui-ci se scinde en deux atomes. La réaction émet d'autres neutrons. La fission nucléaire est le phénomène par lequel un noyau atomique lourd (c'est-à-dire formé d'un grand nombre de nucléons – comme l'uranium, le plutonium) est scindé en deux ou en quelques nucléides plus légers.
Déchet radioactifUn déchet radioactif est un déchet qui, du fait du niveau de sa radioactivité, nécessite des mesures de radioprotection particulières. Ces déchets doivent réglementairement faire l'objet d'une caractérisation radiologique (par le producteur de déchets) et d'un contrôle (par le centre de stockage), afin d'assurer que leur stockage est adapté à leur radioactivité éventuelle, et ne crée pas de risque radiologique.
Integral fast reactorThe integral fast reactor (IFR, originally advanced liquid-metal reactor) is a design for a nuclear reactor using fast neutrons and no neutron moderator (a "fast" reactor). IFR would breed more fuel and is distinguished by a nuclear fuel cycle that uses reprocessing via electrorefining at the reactor site. The U.S. Department of Energy began designing an IFR in 1984 and built a prototype, the Experimental Breeder Reactor II. On April 3, 1986, two tests demonstrated the safety of the IFR concept.
Gas-cooled fast reactorThe gas-cooled fast reactor (GFR) system is a nuclear reactor design which is currently in development. Classed as a Generation IV reactor, it features a fast-neutron spectrum and closed fuel cycle for efficient conversion of fertile uranium and management of actinides. The reference reactor design is a helium-cooled system operating with an outlet temperature of 850 °C using a direct Brayton closed-cycle gas turbine for high thermal efficiency.
Température neutroniquevignette|400px|Graphique des fonctions de densité de probabilité de vitesse de la vitesse de quelques gaz nobles à une température de (). Des distributions de vitesse similaires sont obtenues pour des neutrons modérés. La température neutronique, aussi appelée par métonymie « énergie des neutrons », est l'énergie cinétique moyenne d'un neutron libre dans sa population, énergie qui est habituellement donnée en électron-volts (abréviation eV et ses multiples, keV, MeV), la température étant en kelvins (K) ou en degrés Celsius (°C).
Fission products (by element)This page discusses each of the main elements in the mixture of fission products produced by nuclear fission of the common nuclear fuels uranium and plutonium. The isotopes are listed by element, in order by atomic number. Neutron capture by the nuclear fuel in nuclear reactors and atomic bombs also produces actinides and transuranium elements (not listed here). These are found mixed with fission products in spent nuclear fuel and nuclear fallout. Neutron capture by materials of the nuclear reactor (shielding, cladding, etc.
Rendement de produit de fissionLa fission nucléaire divise des noyaux lourds tels que des noyaux d'uranium ou de plutonium en deux noyaux plus légers, appelés produits de fission. Le rendement de produit de fission désigne la fraction de produit de fission produit par fission. Ce rendement peut être défini : pour chaque isotope par élément chimique produit sous la forme de différents isotopes, ayant des nombres de masse différents mais un même numéro atomique. par noyau de nombre de masse donné, sans prendre en compte le numéro atomique.
Capture neutroniqueEn physique nucléaire, la capture neutronique est le processus par lequel un noyau capture un neutron sans se désintégrer (et émet un rayonnement gamma pour évacuer l'énergie en excès). Ils fusionnent pour former un noyau plus lourd. Comme les neutrons n'ont pas de charge électrique, ils peuvent entrer dans un noyau plus facilement que les particules chargées positivement, qui sont repoussées électrostatiquement. La capture de neutrons joue un rôle important dans la nucléosynthèse cosmique des éléments lourds.
Réacteur nucléaireUn réacteur nucléaire est un ensemble de dispositifs comprenant du combustible nucléaire, qui constitue le « cœur » du réacteur, dans lequel une réaction en chaîne peut être initiée et contrôlée par des agents humains ou par des systèmes automatiques, suivant des protocoles et au moyen de dispositifs propres à la fission nucléaire. La chaleur ainsi produite est ensuite évacuée et éventuellement convertie en énergie électrique.
