vignette|Générations de réacteurs nucléaires en 2011 (illustration d'après le Forum Génération IV et le CEA). Les générations de réacteurs nucléaires, au nombre de quatre, correspondent à des niveaux croissants de maturités de conception, de technologie et de sûreté des réacteurs nucléaires dans le monde. Chaque génération est également associée à une période de déploiement à l’échelle industrielle. Ces générations ont été définies par le Forum international Génération IV en 2001.

Les générations de réacteurs nucléaires sont distinctes des filières de réacteurs nucléaires, qui correspondent aux différentes technologies de réacteurs à fission nucléaire : réacteur à eau pressurisée, réacteur à eau bouillante, réacteur à eau lourde, réacteur refroidi au gaz, réacteur à neutrons rapides

Chronologie des générations La chronologie de déploiement des générations est la suivante..

La génération I comprend les réacteurs mis au point dans les années 1950-1960 et entrés en service avant les années 1970. Ces réacteurs devaient faire la démonstration du potentiel civil de la fission nucléaire, notamment pour la production d'électricité. Ils sont généralement de puissance faible à modérée, de l'ordre de quelques centaines de mégawatts, et sont de nombreuses filières nucléaires différentes.

La génération II voit l'apparition de réacteurs de forte puissance, de l'ordre de , de sûreté améliorée et construits entre 1970 et la fin du . La majorité des réacteurs actuellement en exploitation dans le monde sont de et sont principalement des réacteurs à eau pressurisée (REP) ou des réacteurs à eau bouillante (REB).

Les générations III et III+ comprennent des réacteurs de forte puissance, de l'ordre de , déployés à partir du début du . Les réacteurs de génération III sont conçus à partir des années 1980-1990 après la catastrophe nucléaire de Tchernobyl ; les réacteurs de génération III+ sont développés dans les années 2000/2010 et intègrent de plus le retour d'expérience de l'accident nucléaire de Fukushima. L’accent est mis sur un renforcement de la sûreté, notamment en situation accidentelle (limitation des impacts sur l'environnement), ainsi que sur la résistance aux agressions externes. La majeure partie des réacteurs nucléaires en cours de construction dans le monde sont de ou III+. Ils appartiennent tous à la filière des REP.

La génération IV regroupe les réacteurs en cours de conception, qui appartiennent à six grandes filières définies par le Forum international Génération IV (voir section ci-après). Ils pourraient entrer en service à l'horizon 2030.

Génération I La génération I comprend les premiers réacteurs expérimentaux et industriels, construits avant 1970.. L'enrichissement de l'uranium n'étant pas encore développé, la majorité de ces réacteurs utilisaient de l'uranium naturel comme combustible nucléaire. Plusieurs filières de réacteurs nucléaires ont été testées par différents pays :

Magnox

La filière des réacteurs Magnox (uranium naturel, modéré au graphite et refroidi au gaz carbonique) compte construits au Royaume Uni entre 1953 à 1971.. Le dernier réacteur Magnox, Wylfa-1, a été arrêté le ..

Un exemplaire a été exporté au Japon, le réacteur de la centrale de Tōkai., et un autre en Italie à la centrale nucléaire de Latina..

Uranium naturel graphite gaz (UNGG)

La filière des réacteurs UNGG (Uranium naturel graphite gaz) a été développée en France des années 1950 jusqu'en 1994, date d'arrêt du dernier réacteur Bugey-1. Au total neuf réacteurs ont été construits en France. Cette filière a été abandonnée par EDF au profit de la filière américaine des réacteurs à eau pressurisée (REP) pour la construction du parc nucléaire français de deuxième génération.

Un exemplaire à visée électrogène a été exporté en Espagne, le réacteur de la centrale nucléaire de Vandellos., et un autre, à visée militaire, en Israël à la centrale nucléaire de Dimona, pour production du plutonium de qualité militaire.

Réacteurs à eau pressurisée (REP)

Les réacteurs à eau pressurisée (REP) sont des réacteurs modérés et refroidis à l'eau légère. Les REP de première génération sont notamment représentés par les premiers réacteurs VVER-440 soviétiques : les réacteurs expérimentaux VVER-70, VVER-210 et VVER-365.., et le modèle de série VVER-440/V230 ( construits). Ces réacteurs sont généralement considérés par les pays occidentaux comme ayant un niveau de sûreté insuffisant. C'est sur ce modèle qu'une version à la sûreté améliorée a été développé, le VVER-440/V213, qui appartient à la .

Les quatre derniers réacteurs de première génération encore en fonctionnement en 2024 sont des réacteurs soviétiques de modèle VVER-440/V230. Il s'agit du réacteur de la centrale nucléaire arménienne de Metsamor (, dérivé du V230 et ayant une résistance antisismique augmentée), des réacteurs et 2 de la centrale russe de Kola, et du réacteur de la centrale russe de Novovoronej (, prototype du V230) Russie, base de données PRIS], AIEA, 14 février 2023..

Réacteur à eau lourde refroidi au gaz (HWGCR)

Les réacteur à eau lourde refroidi au gaz (HWGCR) fonctionnent à l'uranium naturel, sont modérés à l'eau lourde et refroidis au gaz carbonique. Trois exemplaires ont été construits en France : EL1, aussi appelé pile Zoé, première pile atomique française ; EL2, au Centre CEA de Saclay, en fonctionnement de 1952 à 1965 (les difficultés rencontrées sur ce réacteur ont contribué à orienter les programmes du CEA vers des réacteurs UNGG). ; et EL4 à la centrale nucléaire de Brennilis, réacteur expérimental exploité de 1967 à 1985..

Un réacteur de cette filière a été mis en service en Suisse en 1968 dans la centrale nucléaire de Lucens. Il fonctionne jusqu'en 1969, avant d'être fermé définitivement à la suite d'un accident en (fusion partielle du cœur du réacteur, accident classé au de l'échelle INES). De même, un réacteur de cette filière et de conception Soviétique, a fonctionné pendant trois ans à la centrale nucléaire slovaque de Bohunice entre 1974 et 1977. Il a été définitivement arrêté en 1978 à la suite d'un accident survenu en (classé )..

Réacteur à eau bouillante (REB)

Les réacteurs à eau bouillante (REB) sont modérés et refroidis à l'eau légère. Cette filière est développée aux États-Unis par (GE) et une première unité commerciale est construite à la centrale d'Humboldt Bay en Californie et entre en service en .. ; l’exploitation de ce réacteur cesse à l’été 1976.

Génération II

La génération II comprend les réacteurs industriels construits entre 1970 et 1998, dont la plupart sont encore en service dans les années 2020. Ils sont en majorité de la filière des réacteurs à eau pressurisée, REP (ou , PWR) . : réacteur à eau pressurisée (REP ou PWR) comme tous les réacteurs français (de modèle CPY, P4/P'4 ou N4), américains et certains réacteurs VVER de conception soviétique puis russe ; réacteur à eau bouillante (REB), développés en Allemagne, en Espagne, en Suède, en Suisse, en Finlande, au Mexique et au Japon, réacteur à eau lourde pressurisée (PHWR), comme les réacteur CANDU canadiens, roumains et indiens ; réacteur avancé refroidi au gaz (AGR), développés au Royaume-Uni ; réacteur de grande puissance à tubes de force (RBMK), réacteurs à eau bouillante et modérés au graphite, de conception soviétique.

Générations III et III+

La génération III regroupe les réacteurs conçus à partir des années 1990 et qui prennent en compte le retour d'expérience des précédentes générations (plus de d'exploitation), ainsi que des enseignements de la catastrophe nucléaire de Tchernobyl GIF annual report 2007 , Forum international Génération IV (GIF), chap. 1, p. 7.. Des réacteurs de « génération III+ » sont développés dans les années 2010/2020, qui intègrent le retour d'expérience de l'accident nucléaire de Fukushima Stephen M. Goldberg et Robert Rosner, Nuclear Reactors: Generation to Generation , Académie américaine des arts et des sciences, 2011, p. 7-8 : A Technology Road Map for Generation IV Nuclear Energy Systems, décembre 2002, p. 5 : .

Modèles de réacteurs construits Après le développement de plusieurs modèles de réacteurs de génération III puis III+ par plusieurs entreprises, seuls sept grands modèles de réacteurs ont été construits. Six appartiennent à la filière des réacteurs à eau pressurisée (REP) et le septième à la filière des réacteurs à eau bouillante (REB) :

l'EPR, initialement développé par la coentreprise franco-allemande NPI (consortium Areva/Siemens), puis depuis 2011 par EDF et Framatome. Deux autres réacteurs nucléaires sont dérivés de l'EPR et développés par Edvance (coentreprise EDF/Framatome) : l'EPR2 et sa version de moindre puissance l'EPR1200. ; l'APR1400, développé par le sud-coréen KEPCO, ainsi que sa version de moindre puissance l'APR1000. ; l'AP1000, développé par l'américain Westinghouse. Deux autres réacteurs nucléaires sont dérivés de l'AP1000 et développés par Westinghouse et l'entreprise chinoise CNNC : le CAP1000, qui est une version sinisée de même puissance, et le CAP1400, version sinisée de plus forte puissance.. ; le VVER-1000 modèles V428, V412 et V446, le VVER-1200 et le VVER-TOI, tous développés par le russe Rosatom. Le VVER-1200 est une version de du VVER-1000 de . Le VVER-TOI est une version de plus forte puissance du VVER-1200. ; le Hualong-one, développé par les chinois CNNC et CGNPC. Une version optimisée et de plus forte puissance est en cours de développement par CNNC, le Hualong-two ; l'ACPR-1000, développé par le chinois CGNPC. Seuls quatre exemplaires ont été construits en Chine dans les années 2010, avant le développement du réacteur Hualong-one ; l'ABWR, réacteur à eau bouillante conçu par General Electric, Hitachi et Toshiba.. Quatre réacteurs ont été construits au Japon et deux autres y sont en construction.

La plupart des réacteurs de génération III/III+ ont subi des retards de construction : 16 des en construction en 2015 (quatre EPR, huit AP1000 et six VVER-1200) subissent des retards de un à quatre ans par rapport à leur planning de construction, ce qui est, de façon plus générale, le cas des trois quarts des en construction dans le monde. Les causes évoquées combinent des problèmes de conception, une pénurie de main d’œuvre qualifiée, des contrôles qualité insuffisants, ou des défauts de planification..

Le premier réacteur REP de génération III mis en service dans le monde est le réacteur de la centrale chinoise de Tianwan, de modèle VVER-1000/V428, le ., et pour la le réacteur Novovoronezh II-1 de modèle VVER-1200, le ..

+Caractéristiques des modèles de réacteurs REP de générations III et III+, en .FranceRussieCorée du SudÉtats-UnisChineEPREPR2EPR1200VVER-1000VVER-1200VVER-TOIAPR1400APR1000AP1000CAP1000CAP1400ACPR-1000Hualong-oneSociétéNPI (Areva/Siemens)Edvance (EDF/Framatome)RosatomKEPCOWestinghouseCNNC/WestinghouseCGNPCCNNC/CGNPCPuissance thermiquePuissance netteRéacteurs opérationnels2 (Chine) 1 (Finlande) 1 (France)004 (Chine) 2 (Inde) 1 (Iran)2 (Biélorussie) 4 (Russie)04 (Corée du Sud) 4 (Émirats arabes unis)04 (Chine) 2 (États-Unis)004 (Chine)3 (Chine) 2 (Pakistan)Réacteurs en construction (pays)2 (Royaume-Uni)0 04 (Inde) 1 (Iran)2 (Bangladesh) 4 (Chine) 4 (Égypte) 1 (Russie) 4 (Turquie)2 (Russie)2 (Corée du Sud)03 (Pologne) 10 (Ukraine)8 (Chine)2 (Chine)012 (Chine)Réacteurs en projet (pays)2 (Royaume-Uni)6 à 14 (France)2 ?(Slovénie)02 (Bangladesh) 2 (Hongrie) 1 (Russie)4 (Russie)2 (Corée du Sud) 2 (Pologne)2 (Tchéquie), éventuellement 2 supplémentaires01 (Chine)?01 (Pakistan)

Modèles de réacteurs non construits Plusieurs modèles de réacteurs de et III+ ont été développés, sans aboutir à des constructions. Ils appartiennent à trois filières : réacteur à eau pressurisée (REP), réacteur à eau bouillante (REB) et réacteur à eau lourde pressurisée (PHWR) A Technology Road Map for Generation IV Nuclear Energy Systems, décembre 2002, p. 19 : ..

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