2.3.3.1. Caractéristiques de G2 et G3

EDF est associée aux études du projet et celui-ci comporte une installation de production d'électricité de 25-40 MWe. Les caractéristiques du réacteur et de l'installation de récupération d'énergie associée sont arrêtées dès mai 1955.

Etant donné que la pile est prévue pour produire de l'énergie électrique, la circulation d'air en circuit ouvert est abandonnée au profit d'un circuit fermé de gaz carbonique, suivant le modèle d'EL2 et comme les réacteurs britanniques de Calder Hall postérieurs à EL2.

Une originalité des réacteurs G2 et G3 est que le caisson en acier, fréquent aux USA et en Grande-Bretagne est remplacé par un caisson en béton précontraint assurant à la fois la tenue à la pression et la protection contre les rayonnements. Pour le même problème, la solution anglaise, tout d'abord réalisée à Calder Hall, avait consisté dans l'emploi d'une enceinte en acier : les derniers éléments devaient être soudés sur le chantier, ce qui avait posé un problème alors sans précédent. Les études préliminaires du CEA, après avoir fait le tour des diverses solutions imaginables, se tournent sans beaucoup d'hésitation vers la formule d'une enveloppe en béton précontraint car elle est d'une réalisation plus aisée et il est assez pratique d'y ménager les orifices nécessaires au fluide réfrigérant et aux mouvements de combustible. Cette solution présente par ailleurs l'avantage d'autoriser de fortes pressions pour le gaz carbonique, ce qui est un facteur important pour la qualité du rendement thermique. Cependant, le béton de l'enveloppe n'est pas étanche aux gaz c'est pourquoi le caisson est doublé intérieurement par une peau en acier qui assure elle l'étanchéité.

Caisson de G2 (cliché CEA)

Ce caisson, d'axe horizontal, supporte la pression de 15 kgf/cm2 du gaz carbonique réfrigérant, la peau d'acier qui le recouvre intérieurement mesure 3 cm d'épaisseur. Le débit de gaz carbonique est de 700 kg/s, il est entraîné par des turbo-soufflantes. Le CO₂ vaporise l'eau dans 4 échangeurs bouilleurs, qui sont de gigantesques cylindres de 3,5 m de diamètre et de 32 m de longueur. Le modérateur est constitué par 1200 tonnes de graphite disposés à l'intérieur du caisson sous forme d'un empilement de barres à section carrée de 200 mm de côté, de 1 m à 1,5 m de long, taillées de manière à accueillir les canaux dans lesquels sont disposées les cartouches d'uranium. Les 120 tonnes d'uranium naturel sont réparties dans les 1200 canaux horizontaux, contenant chacun 28 cartouches gainées d'un alliage de magnésium. Une cartouche a une longueur de 300 mm, 28 ou 31 mm de diamètre et est munie de 15 ailettes (3 grandes ailettes assurent le centrage dans le canal, les 12 courtes assurent la transmission de la chaleur). Une innovation a été apportée par rapport à G1 puisque le chargement et le déchargement s'effectuent réacteur en marche, grâce à un sas étanche. Au cours de leur utilisation dans la pile les cartouches entrent par un bout et sortent progressivement par l'autre. La face de chargement - un des hémisphères du caisson - est percée d'un trou par canal d'empilement.

La première réaction en chaîne sur G2 - la première divergence - est obtenue le 21 juillet 1958. G3 diverge pour la première fois le 8 juin 1959. Les Installations de Production d'Electricité (IPE) de G2 sont couplées au réseau électrique le 23 avril 1959, celles de G3 en avril 1960.

Comme pour tous les réacteurs à graphite, la puissance de G2 G3 est limitée par divers facteurs : d'une part, on impose une borne supérieure à la température du magnésium, 400°. D'autre part, une certaine puissance doit être consacrée à la circulation du fluide primaire. Etant donné l'efficacité des ailettes, c'est une puissance moyenne de 2 MWth qui peut être extraite d'une tonne d'uranium, d'où une puissance thermique globale de 200 000 kW. G2 fonctionne en circuit fermé : le gaz primaire rentre dans l'empilement vers 200°; cette température, bien supérieure à celle de G1, présente l'avantage de réduire fortement les ennuis possibles de l'effet Wigner. Il faut noter que G2 et G3 ne sont pas encore de vraies centrales, parce qu'on n'a pas recherché à maintenir l'uranium assez longtemps dans la pile pour l'utiliser de manière économique.