Published March 2024 | Version v1
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SMRs - High temperature reactors

Description

The vast majority of reactors used in nuclear power plants worldwide are enriched uranium and light water reactors. In the past, other types of reactor have been studied and tested, in particular high-temperature reactors using graphite as moderator, helium as coolant and medium-enriched uranium (HALEU), in the original form of TRISO particles. This report presents the experimental reactors developed in the UK, USA and Germany, followed by the two power reactors at Fort Saint-Vrain in the USA and THTR 300 in Germany. The technology was not developed industrially and commercially, as these experiments proved unconvincing, also due to the dominance of water reactors and a general decline in interest in nuclear power generation from the 1980's onwards. However, for several years now, the field has been attracting interest from promoters of small modular reactors, SMRs, which are relatively 'small' in terms of the power of the basic 'module', but above all would be mass-produced in a dedicated plant and then transported to site, in order to ensure the profitability of the business through the number of orders for identical installations. This study presents the characteristics of these reactors, which could produce high-temperature heat to meet the needs of numerous industrial sites, as well as three candidate SMR reactors from the IAEA's selection of HTR projects: the HTR-PM reactor and its predecessor HTR-10, 'ballistic' type reactors, in China; and the HTTR reactor, 'prismatic' type, in Japan. These descriptions are accompanied by a critical analysis of the announced properties of the HTR SMR projects, in terms of safety issues, vulnerability to external aggression, radioactive waste production and management, and proliferation risks. A key question concerns the risks of coupling an HTR nuclear reactor to an industrial facility. There is a wide range of HTR proposals, and while each is lauded for its virtues, there are many questions about the industrial and economic capacities involved, which may prove to be totally prohibitive. Ultimately, each individual project will have to be subjected to meticulous scrutiny by safety organizations

Abstract (French)

La tres grande majorite des reacteurs equipant les centrales nucleaires dans le monde sont des filieres a uranium enrichi et eau ordinaire. Par le passe, d'autres filieres ont ete etudiees et experimentees et en particulier celle des reacteurs a haute temperature qui utilise le graphite comme moderateur, l'helium comme caloporteur et l'uranium enrichi a moyenne teneur (HALEU), sous la forme originale de particules TRISO. Ce rapport presente les reacteurs experimentaux developpes au Royaume-Uni, aux Etats-Unis et en Allemagne, puis les deux reacteurs de puissance de Fort Saint-Vrain aux Etats-Unis et THTR 300 en Allemagne. La filiere n'a pas connu de developpement industriel et commercial car ces experiences ne se sont pas averees convaincantes, du fait egalement de la domination des reacteurs a eau et d'une baisse generale d'interet pour la production electronucleaire a partir des annees 1980. Cependant, depuis plusieurs annees, la filiere est reapparue comme interessante pour les promoteurs de petits reacteurs modulaires, les SMR, relativement 'petits' par la puissance du 'module' de base mais surtout qui seraient fabriques en serie dans une usine dediee, puis transportes sur site, afin d'assurer selon eux la rentabilite de l'affaire par le nombre de commandes d'installations identiques. Cette etude presente les caracteristiques de ces reacteurs qui pourraient produire de la chaleur a haute temperature pour les besoins de nombreux sites industriels, ainsi que de trois reacteurs candidats au titre de SMR et issus de la selection effectuee pr l'AIEA de projets HTR: le reacteur HTR-PM et son predecesseur HTR-10, reacteurs de type 'a boulets', en Chine; le reacteur HTTR, de type 'prismatique', au Japon. Ces descriptions sont accompagnees d'une analyse critique des proprietes annoncees des projets de SMR de la filiere HTR, sur les questions de surete, sur la vulnerabilite aux agressions exterieures, sur la production et la gestion des dechets radioactifs, sur les risques de proliferation. Une question essentielle porte sur les risques du couplage d'un reacteur nucleaire HTR a une installation industrielle. Les propositions de SMR sont tres diverses et si chacune est paree de toutes les vertus, de nombreuses questions se posent sur les capacites industrielles et economiques qui peuvent s'averer totalement redhibitoires. En dernier ressort, chaque projet particulier devra etre soumis a un examen meticuleux de la part des organismes de surete

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Original title (French)
SMR - Les reacteurs a haute temperature

Publishing Information

Imprint Pagination
34 p.
Report number
INIS-FR--24-1561

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