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Les "petits" réacteurs nucléaires

Des réacteurs nucléaires plus petits, 10 ou 20 fois moins puissants que les modèles actuels mais plus faciles à utiliser, fabriqués en usine avant d’être montés sur site et moins coûteux en investissements : telle est l’une des options envisagées pour l’avenir de l’énergie nucléaire. Une cinquantaine de projets de SMR (small modular reactor) sont en cours d’études dans le monde et l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) estime qu’ils pourraient être commercialisés entre 2025 et 2030.

Image de l'Akademik Lomonov, navire russe porteur de 2 réacteurs nucléaires, au mouillage dans le port de Mourmansk, en mai 2018.
L’Akademik Lomonosov, navire russe porteur de 2 réacteurs nucléaires, au mouillage en mai 2018 dans le port de Mourmansk pour être chargé en combustible nucléaire. Il doit être amarré dans le port de Pevek, en Sibérie orientale. ©ALEXANDER NEMENOV / AFP

Une histoire déjà longue

Les réacteurs nucléaires de petite taille sont utilisés depuis les années 1960 dans la propulsion des navires, à qui ils confèrent une plus grande autonomie en les libérant de la contrainte des ravitaillements fréquents en carburantsUn carburant est un combustible liquide (comme l'essence), gazeux (comme le GPLc) ou solide (comme un propergol)... pétroliers.

 

Moins de 300 MW : la puissance des petits réacteurs nucléaires (SMR) actuellement à l’étude (réacteurs classiques entre 900 et 1 600 MW).

Environ 400 navires à propulsion nucléaires ont été construits dans le monde. Ce sont en quasi-totalité des bâtiments militaires, surtout des sous-marins. Ceux-ci peuvent rester plusieurs mois en plongée alors que les sous-marins classiques doivent remonter à la surface après quelques jours pour faire fonctionner leurs moteurs dieselLe diesel est avant tout le nom d'un moteur à combustion interne fonctionnant par allumage spontané... et recharger ainsi leurs batteries électriques. Certains porte-avions sont dotés de réacteurs nucléaires1. L’absence de soute dégage de l’espace pour les aéronefs et les munitions tandis que le nombre de pétroliers accompagnateurs est réduit.

Dans le domaine civil, seule la Russie dispose de bâtiments à propulsion nucléaire, à savoir une demi-douzaine de brise-glaces. Elle lance depuis 2016 une nouvelle génération plus puissante, capable de naviguer dans trois mètres de glace et d’ouvrir ainsi la voie, douze mois sur douze, aux méthaniers russes qui exportent du gaz liquéfié vers l’Asie.

Les fonctions des SMR

Les SMR viseraient des fonctions tout à fait différentes de celles des navires. Il s’agirait essentiellement d’assurer la production d’électricité dans des endroits difficiles d’accès ou isolés, comme des îles ou des zones côtières. Ils pourraient aussi être utiles sur des sites industriels qui ont besoin de beaucoup d’électricité ou de chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière.... Ils pourraient alimenter les usines de dessalement d’eau de mer très gourmandes en énergie ou des plateformes d’exploitation pétrolière. Les SMR ne sont donc pas destinés à se substituer aux centrales classiques qui fournissent de l’énergie en continu à de grands réseaux centraux.

Selon les critères de l’AIEA, les SMR sont des réacteurs nucléaires d’une capacité inférieure à 300 MW, les réacteurs classiques se situant généralement entre 900 et 1 600 MW. La plupart des projets actuels sont des réacteurs en dessous de 100 MW.

Certains petits réacteurs nucléaires actuellement en projet pourraient faire moins de 3 mètres de diamètre par 20 mètres de haut.

Les caractéristiques 

Le concept de SMR présente de nouvelles spécificités :

  • comme le nom l’indique, il s’agirait de modules, fabriqués en usines, convoyés par bateaux ou camions et assemblés sur les sites ; ils pourraient être connectés entre eux ;
  • ils seraient de petit taille ( la société américaine NuScale prévoit par exemple des unités de moins de 3 mètres de diamètre par 20 mètres de haut, d’un poids de 600 tonnes) ;
  • le coût des investissements devrait être moindre et la main d’œuvre spécialisée nécessaire à leur entretien serait moins nombreuse ;
  • le rechargement en combustibleUn combustible désigne tout composant ou matière solide, liquide ou gazeux susceptible de se combiner à un oxydant... n’interviendrait que tous les 3 ou 5 ans ;
  • les SMR seraient beaucoup plus flexibles, car ils devraient pouvoir démarrer ou s’éteindre en quelques minutes. 

La question de la sûreté est déjà l’objet de débats.  Pour Greenpeace, le danger est que le SMR n’aurait pas d’enceinte de confinement en béton et accroîtrait les risques de prolifération. Les concepteurs font valoir que la petite taille des SMR rendrait le confinement plus facile : ils pourraient par exemple être immergés dans des bassins ou construits dans des souterrains, ce qui n’est pas possible pour de grandes centrales. Leur refroidissement serait aussi plus facile. En revanche, la question de la gestion des déchets resterait identique à celle des réacteurs nucléaires classiques.

Les projets dans le monde

Selon l‘AIEA, il y a une cinquantaine de projets à l’étude dans le monde, dans une dizaine de pays2.

Russie - Forte de son expertise dans la propulsion navale, la Russie est en pointe sur les SMR. La société Rosatom a lancé à l’été 2018 l’Akademik Lomonosovun navire porteur de deux réacteurs de 35 MW chacun, semblables à ceux qui équipent les brise-glaces. Il s’amarrera dans le port de Pevek, en Sibérie orientale, en principe dès 2019.

Chine - La société publique CNNC travaille depuis 2010 sur le « Linglong 1 ». Selon la CNNC, il a passé l’expertise de sûreté de l’AIEA et pourrait être en 2022 à l’état de démonstrateur. L’homologation par l’AIEA constitue en effet une étape importante avant le développement industriel des SMR, afin d’éviter une prolifération sans garanties. Cependant la décision effective d’installation resterait vraisemblablement de la responsabilité de chaque État.

Les États-Unis, le Canada, la Corée du Sud, la Grande-Bretagne, l’Argentine sont également actifs dans ce domaine. La France, via Naval Group (ex-DCNS) a travaillé sur un projet de petit réacteur immergé, Flexblue, utilisable près des côtes. Le projet est en stand-by depuis 2014 mais une nouvelle réflexion est en cours sur un réacteur de 150 à 170 MW.

 

 

Sources :

(1) À titre d’exemple, le porte-avions Charles de Gaulle a deux réacteurs de 150 MW chacun.

(2) Site de l’AIEA.