Combustible U et Pu, et Th
Il existe trois noyaux susceptibles de fissionner déjà présents sur Terre.
Le thorium 232, qui se compose de 90 protons et de 141 neutrons,
l'uranium 235, 92 protons et 143 neutrons
l'uranium 238, 92 protons et 146 neutrons.
Parmi ces trois noyaux, l'uranium 235 est le seul à avoir une probabilité de fission relativement importante. On l'appelle noyau fissile.
Les deux autres noyaux ont une probabilité relative élevée de capture d'un neutron et sont qualifiés de fertile. En effet, cette réaction nucléaire produit alors deux noyaux fissiles :
L'uranium 233 pour le Thorium 232
le plutonium 239 pour l'uranium 238.
A l'heure actuelle, le cycle uranium/plutonium s'est imposé dans les filières existantes. Cependant, de nombreuses recherches visent à mieux caractériser le cycle thorium/uranium, et à évaluer ses performances dans des réacteurs actuels ou innovants.
Le minerai d'uranium naturel contient 0.7% d'uranium 235 fissile et 99.3% d'uranium 238 fertile.
Pour être utilisé dans un REP, l'uranium est enrichi en uranium 235 qui voit sa teneur augmenter jusqu'à environ 4%.
Le combustible obtenu s'appelle UOx pour Oxyde d'uranium. Un autre combustible, appelé MOX (pour mélange d'Oxyde) peut être utilisé, utilisant le noyau fissile de plutonium 239 généré par l'irradiation des combustible UOx.
Ces combustibles sont composés d'environ 7% d'oxyde de plutonium mélangé à une matrice d'oxyde d'uranium appauvri.
Pendant le fonctionnement d'un REP, la chaleur produite provient principalement des réactions de fission sur les noyaux d'uranium et de plutonium.
