Course aux petits réacteurs nucléaires : l’Ukraine vote américain

France, de Moulins à Paris : Autoroute et Paysages, une traversée du territoire : " centrale nucléaire " Belleville-sur-Loire (Cher) By: (vincent desjardins) - CC BY 2.0

Pour le 35ème anniversaire de Tchernobyl, l’Ukraine a entériné avec le président de l’Agence internationale pour l’énergie atomique un accord avec Holtec International Inc. pour la construction d’un petit réacteur nucléaire.

Par Greg Elis.

Après l’évolution à la hausse de la puissance des réacteurs nucléaires de 900 à 1600 MW, la recherche s’oriente aujourd’hui vers les petits réacteurs modulaires dits SMR (Small Modular Reactor) de l’ordre de 50 à 300 MWe qui présentent d’énormes avantages.

Par leur sécurité en fonctionnement, leur fabrication en série en usine et le montage en 2 à 3 ans, qui situeraient leur coût entre un et trois milliards. Il y a plus de 50 projets de petits réacteurs nucléaires en cours dans le monde. Face aux géants, qui visent 2030 à 2035 pour une production en série, quelle est la place de la France ?

Une compétition est en cours à l’échelle mondiale ! la course aux petits réacteurs nucléaires. Mais la tendance en France n’est pas au développement du nucléaire. Entre les directives élucubratoires de la PPE et le retard de l’EPR de Flamanville, la construction de nouvelles centrales est repoussée aux calendes grecques.

Or la technologie française des SMR existe depuis les sous-marins, chez Naval Group et TechnicAtome et doit être développée sous le nom de Nuward, par un groupe réunissant EDF et le CEA à ces deux acteurs. De son côté Framatome, pourtant partenaire d’EDF, a annoncé le 13 octobre 2020 un partenariat avec l’Américain General Atomics Electromagnetic Systems pour développer un concept de petit réacteur nucléaire modulaire de 50 MWe. Ce qui peut paraître modeste au regard des chaudières de 150 Mw embarquées sur le porte-avions Charles de Gaulle dont nous maîtrisons parfaitement la technologie.

Les avantages des SMR

La compacité

Sans aller jusqu’à la compacité des dites chaudières embarquées (10 mètres de diamètre pour 150 MW), les SMR disposent d’une architecture ramassée avec l’incorporation des boucles primaires, des générateurs de vapeur et pressuriseur à l’intérieur de la cuve. Selon les puissances et technologies utilisées, la dimension de l’ensemble (hors turbines et alternateurs) varie de 10 à 50 mètres de hauteur et 20 à 100 mètres de diamètre. Dans le projet Nuward d’EDF (2 SMR de 170 MW) chaque réacteur mesure 16 mètres de haut et de l’ordre de 20 mètres de diamètre. Le réacteur tient dans un gymnase, toute la centrale sur un terrain de foot !

Ces dimensions ouvrent la porte à des implantations sécurisées en souterrain voire en immersion sous-marine, ou à des transferts, comme le couple de réacteurs russes (2 fois 35 MW) sur barge de Rosatom qui se déplace selon la demande en Sibérie.

La sécurité

Par exemple sur le projet Nuward :

  • par l’enceinte métallique plus facilement contrôlable qu’une enceinte en béton, et résistante aux agressions externes ;
  • par l’adoption des systèmes de sauvegarde passifs pour l’évacuation de la puissance résiduelle en trois jours sans intervention humaine ni énergie de secours ;
  • par l’usage de la gravité ou la circulation naturelle  par convection, certains concepts allant même jusqu’à voir disparaitre les pompes primaires ;
  • par pilotage uniquement avec les grappes de contrôle (commandes immergées) sans bore dans le cœur ;
  • la cuve elle-même est immergée dans l’eau susceptible de retenir d’éventuels produits de fission et est conçue pour retenir un éventuel corium (fusion du cœur).

L’utilisation

… en alimentation électrique (ou chauffage) de lieux isolés, en dessalement d’eau de mer, ou même, grâce à la fiabilité, à proximité de zones urbaines ou industries lourdes. Une île comme La Réunion consomme moins de 2,5 TWh/an. Un réacteur de 50 MW pourrait y satisfaire, les centrales à charbon et fuel étant maintenues en secours.

Le coût

Par la fabrication en série et en usine, par la simplicité d’exploitation, on arrive à des prix de revient du MWh de l’ordre 50 à 70 euros, comparables au marché actuel. Selon la puissance l’investissement pourrait être de l’ordre d’un milliard d’euros pour 50 MW, à 3 milliards pour 300 MW.

Course aux petits réacteurs nucléaires : les concurrents

Les deux pays les plus avancés dans cette course aux petits réacteurs nucléaires sont la Russie et les États-Unis.

En Russie, le constructeur Rosatom a ainsi mis en service en mai 2019 en Sibérie orientale la première centrale nucléaire flottante du monde, avec deux réacteurs de 35 MW chacun, installée sur une barge de 144 mètres de long et 30 mètres de large. Elle alimente en électricité le complexe minier de Chaun-Bilibino (5500 habitants et -50°C en hiver).

Début mars 2021, Rosatom et le gouvernement de la République autonome de Sakha (Yakoutie) ont signé un accord dans le cadre du projet de construction d’un petit réacteur modulaire. Basé sur la technologie du réacteur russe RITM-200, déjà utilisée pour les brise-glaces atomiques, sa puissance serait de 50 MW et sa durée de vie de 60 ans minimum.

Le choix de l’Ukraine annoncé début mai de la construction d’un SMR de 160 MW développé par Holtec International Inc. aux États-Unis est donc bien un défi à la technologie russe.

Aux États-Unis, un rapport publié en mai 2016 par le DOE a évoqué un doublement d’ici 2050 de la capacité nucléaire américaine (de 100 GW à 200 GW) grâce au déploiement de SMR. Au-delà de Holtec, l’entreprise NuScale a lancé un nouveau concept de centrale nucléaire de 720 MW regroupant en fait 12 SMR de 60 MW qui serait implantée dans l’Idaho. Coût global par l’effet de série : 2,5 milliards d’euros soit 21 millions d’euros par module. Hors toute concurrence !

En Chine, un SMR de 125 MW est en en construction et au moins 5 autres projets en étude.

La Corée du Sud, bien que sortant du nucléaire, planche sur un projet destiné à l’exportation.

Au Japon, les classiques Mitsubishi, Toshiba et Hitachi (avec General Electric) sont bien sûr sur les rangs.

Enfin, le Royaume-Uni dispose d’un programme nucléaire qui prévoit la construction de 16 SMR de 200 MW par paires, d’ici 2050, essentiellement basé sur un consortium mené par Rolls-Royce.

De nombreux pays, y compris hors des constructeurs internationaux tels que l’Argentine, le Canada, le Danemark, l’Indonésie, le Luxembourg, travaillent sur des projets de SMR.

Le marché des petits réacteurs est un objectif stratégique qui pourrait revêtir une importance majeure en géopolitique. Au-delà de l’exemple ukrainien affichant par son choix son aversion à la Russie, d’autres objectifs sont en jeu.

En fait, la sécurité de fonctionnement des SMR constitue un atout majeur pour l’implantation de nucléaire dans des pays plus ou moins stables où une centrale présenterait quelques risques. Il s’agit par exemple du dessalement de l’eau de mer, essentiellement pour les pays du Moyen Orient, ou encore de production d’énergie dans des régions reculées ou quasi désertiques. Et bien sûr, plus classiquement, dans des secteurs isolés comme la Réunion ou Chaun-Bilibino.

Et au-delà, la petite taille et son concept de sécurité ne seraient-il pas favorables à un changement de comportement envers le nucléaire civil ?

 

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