Un réacteur refroidi au gaz ou GCR est un type de réacteur nucléaire à fission nucléaire thermique.
Le modérateur neutronique du réacteur GCR est le graphite. Le réfrigérant dans la technologie des réacteurs nucléaires à gaz est le dioxyde de carbone à l'état gazeux.
Selon la classification faite par l'Agence internationale de l'énergie atomique des Nations Unies (AIEA), ce type de réacteurs comprend le type de gaz avancé ou AGR et Magnox (de magnésium non oxidisant), tous deux issus de la technologie britannique.
Dans l'histoire de l'énergie nucléaire, il y avait aussi un type français GCR appelé UNGG (du français Uranium Naturel Graphite Gaz). Pourtant, il s'agit d'un type obsolète, et dont il n'y a actuellement aucune centrale nucléaire opérationnelle dans le monde. Il s'agissait de la première génération de réacteurs nucléaires en France, développée au lendemain de la Seconde Guerre mondiale.
Les différences essentielles entre les modèles Advanced Gas Reactor (AGR), Magnox et le réacteur UNGG sont leur carburant et le revêtement autour des pastilles.
Le Magnox et le réacteur graphite-gaz UNGG ont été développés simultanément; ce sont les plus anciens et assez similaires. Les deux réacteurs utilisent de l'uranium naturel comme combustible nucléaire et se distinguent par le fait que le Magnox entoure les pastilles d'un alliage de magnésium et d'aluminium. Dans le même temps, l'UNGG l'a fait avec du magnésium et du zirconium.
La nouvelle génération de GCR, ACR (ou réacteurs avancés refroidis au gaz) utilise de l'uranium enrichi dans son cycle du combustible.
Réacteur nucléaire Magnox
Magnox est une série de réacteurs nucléaires dont la recherche et le développement sont fabriqués au Royaume-Uni. Comme le combustible nucléaire utilisé est de l'uranium métallique naturel, le rôle du liquide de refroidissement transporte le dioxyde de carbone comme graphite modérateur.
Le nom «magnox» coïncide avec le nom de la marque d'alliage magnésium-aluminium utilisée dans ces réacteurs pour fabriquer des gaines pour piles à combustible.
Comme la plupart des réacteurs de première génération, Magnox est un réacteur à double usage conçu à la fois pour la production de plutonium-239 et la production d'électricité. Comme dans les autres réacteurs producteurs de plutonium, une caractéristique importante est la faible absorption des neutrons par les matériaux du cœur.
L'efficacité du modérateur en graphite permet de fonctionner à l'uranium naturel sans besoin d'enrichissement.
Le graphite est facilement oxydé dans l'air; par conséquent, le CO 2 est utilisé comme caloporteur. Le transfert de chaleur du premier circuit au second est réalisé dans des générateurs de vapeur, et la vapeur résultante entraîne une turbine conventionnelle pour produire de l'électricité. La conception du réacteur permet le ravitaillement à la volée.
La double fonction des réacteurs Magnox a permis au Royaume-Uni de créer d'importants stocks de plutonium de réacteur en retraitant le combustible nucléaire irradié à la centrale B205.
Réacteur avancé refroidi au gaz
Les réacteurs avancés refroidis au gaz (AGR) sont la deuxième génération de réacteurs nucléaires britanniques refroidis au gaz, utilisant du graphite comme modérateur de neutrons et du dioxyde de carbone comme réfrigérant. Les réacteurs Magnox constituaient la base d'ingénierie nucléaire de l'AGR.
AGR a conservé le retardateur en graphite Magnox et le CO 2 pour refroidir le cœur du réacteur, mais a augmenté sa température de sortie de fonctionnement pour améliorer l'efficacité lors de la conversion en vapeur.
La vapeur qu'il produisait était délibérément identique à celle produite dans les centrales électriques au charbon, permettant aux mêmes turbines et équipements d'être utilisés pour la production.
Inconvénients du réacteur nucléaire refroidi au gaz
La capacité thermique et la conductivité thermique du gaz réfrigérant sont faibles. L'obtention de l'énergie thermique nécessaire est assurée en augmentant la pression du gaz.
Cependant, il existe également un problème en ce que le réacteur devient inévitablement grand en raison de la faible densité de puissance thermique par rapport au réacteur à eau légère.
Avec le réacteur Magnox comme prototype, de nombreux réacteurs de production d'électricité refroidis au gaz ont été mis en service.
Etant donné que l'excès de réactivité est initialement faible, il est difficile de brûler efficacement le combustible dans le réacteur nucléaire Magnox. Il est nécessaire de remplacer fréquemment le combustible nucléaire.
