Depuis l’apparition des premiers réacteurs nucléaires dans les années 50, quatre générations de réacteurs se sont succédés. C’est en l’an 2000 que le forum international Génération IV pour le nucléaire du futur a défini quatre catégories et les critères spécifiques à chaque génération de réacteurs, le passage d’une génération à une autre correspondant notamment à un saut technologique en matière de sureté, de fonctionnement ou de cycle de combustible. Une génération de réacteurs est liée à des exigences propres à une époque et peut inclure différents types de technologie.
Concernent les réacteurs de première génération, il s’agit des prototypes et des premiers réacteurs commerciaux apparus à partir des années 50 et entrés en service dans les années 70. Essentiellement constitués par des réacteurs refroidis à l’eau et modérés au graphite, ils développent une puissance comprise entre 50 et 500 mégawatt (MWe) et utilisent de l’uranium naturel comme combustible, l’enrichissement de l’uranium n’étant pas encore développé. Il s’agit des réacteurs de la filière graphite-gaz en France et Magnox, ou magnésium inoxydable, au Royaume-Uni.
Les réacteurs de deuxième génération entrent en service à partir des années 70 et représentent encore la grande majorité des réacteurs utilisés pour la production d’électricité nucléaire dans le monde. Le saut de génération correspond au besoin pour de nombreux pays de chercher à améliorer la compétitivité du nucléaire pour accéder à une certaine indépendance énergétique après le choc pétrolier. La plupart des réacteurs utilisés en France par exemple sont des réacteurs à eau sous pression utilisant de l’uranium enrichi à 3 ou 4% et modérés à l’eau.
Les réacteurs de troisième génération sont constitués par des réacteurs devant répondre à des exigences de sécurité et de sureté renforcée après les catastrophes de Three Miles Island et Tchernobyl et devant prendre en compte le risque terroriste après les attentats du 11 septembre 2001. La plupart des réacteurs concernés sont aujourd’hui en construction, tels que les réacteurs EPR, réacteurs à eau pressurisée, dont le premier a été mis en service en Chine en 2018, mais aussi l’AP 600/1000 de Westinghouse-Toshiba, un réacteur à eau pressurisé très compact ou le réacteur russe VVER 1200, en service dans la centrale de Novovoronezh, à cinq cents kilomètres au sud-est de Moscou.
Les réacteurs de quatrième génération sont au stade de la conception et constituent une rupture majeure avec les générations précédentes. Leur mise en service est prévue pour 2040/2050. Ils se développent autour de six technologies retenues par les membres du forum international Génération IV, dont trois concernent des réacteurs à neutrons rapides, qui permettraient de produire cinquante à cent fois plus d’électricité que les réacteurs actuels avec la même quantité d’uranium et limiteraient la durée de vie des déchets radioactifs à quelques centaines d’années, contre des milliers aujourd’hui grâce au multi recyclage du combustible. Les autres technologies concernées sont les réacteurs à eau supercritique, les réacteurs à très haute température et les réacteurs à sels fondus.
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