Simulation Tools and New Developments of the Molten Salt Fast Reactor

Le CNRS s'interesse aux reacteurs a sels fondus (RSF) depuis 1997. Dans le but de proposer un reacteur critique base sur le cycle thorium pour la production d'energie, des etudes plus completes sont menees a partir de 1999. Une reevaluation complete du MSBR qui constituait alors la configuration de reference des RSF est tout d'abord effectuee, suivie d'une etude systematique d'optimisation du comportement de ce type de reacteurs en s'eloignant du design initial. Ces travaux ont permis de faire emerger un concept de reacteur innovant, qui a ete selectionne fin 2008 par le Forum International Generation IV comme representant type des reacteurs a sels fondus et qui a desormais comme denomination officielle: MSFR (Molten Salt Fast Reactor). Il s'agit d'un concept de reacteur surregenerateur a spectre neutronique rapide et en cycle Thorium, qui presente une tres bonne stabilite intrinseque de fonctionnement grâce a des coefficients de surete tous negatifs, et un processus de retraitement du combustible in-situ simplifie acceptable d'un point de vue economique. Ce reacteur se place dans le contexte d'une filiere d'utilisation du Thorium qui est un element fertile abondant dans la nature, en association avec des elements fissiles naturels ( 235 U) ou non ( 233 U) ou encore qui proviennent de la chaine de gestion des elements radioactifs a vie longue des reacteurs actuels (Np, Pu, Am, ...). Les etudes menees sont basees sur le couplage du code de transport de neutrons MCNP avec le code d'evolution des materiaux REM developpe au CNRS. La resolution des equations de Bateman qui est effectuee permet de connaitre la population de chaque noyau dans chaque partie du reacteur a chaque instant. Du fait des caracteristiques fondamentales des RSF qui sont tres differentes de celles des reacteurs a combustible solide, ces equations doivent etre modifiees pour prendre en compte la capacite d'alimentation en matiere fissile et fertile, ainsi que le retraitement du sel combustible, de maniere continue sans arret du reacteur. Nous avons finalement associe le code decrivant l'evolution du cœur et une representation simulee du retraitement pour construire un outil numerique servant au calcul de l'evolution du systeme complet. Cet outil permet d'evaluer l'efficacite du retraitement vis-a-vis de l'ensemble des produits de fission (en supposant une efficacite donnee pour le procede physicochimique utilise), ainsi que de determiner leur localisation dans le systeme. Ces informations sont essentielles pour pouvoir aborder une etude de la surete ou de la radioprotection du systeme.