Énergie, nucléaire : dites, monsieur le président de la République, c'est quoi un " Small Modular Reactor ", SMR?

  " Petit pimousse, mais costaud ", nous ventait La Pie qui chante, en 1987. Près de quarante ans plus tard, on pourrait dire la même chose du nuward, le SMR 100% français.
   Cela nous changerait assurément des EnR, avec : 

  - l'éolien : chinois, danois, allemand,...,
  - le solaire : chinois,
  - la bioénergie : Allemand,
  - etc.
qui, à ce jour, auront coûtées la bagatelle de près de 150 Mds € aux contribuables/consommateurs/automobilistes français! Avec un bilan funeste pour l'environnement, l'économie et... le bien-être de la France et des Français ruraux!
  - 90 000 emplois ETP créés.... pour 150 Mds! Cela fait cher l'emploi.. Source

 
Données de l' année 2020
  - Puissance installée nominale des usines de production d’électricité renouvelable en France métropolitaine, hors hydraulique pilotable, en MW : 30 173.
  • éolien : 17.616
  • solaire : 10.386
  • bioénergie : 2.171
 
- Production d'électricité, en TWh : répartis comme suit :
  • éolien : 39.7
  • solaire : 12.6
  • bioénergies : 9.6
  
 "... ne même pas voir figurer l’éolien ni le photovoltaïque, trop insignifiants pour ne pas être inclus dans la petite bande bleue dont l’hydraulique représente plus de la moitié, 53,3% au pro rata de la décomposition de la production primaire d’énergies renouvelables, page 68, l’éolien 35% de cette petite bande bleue et le photovoltaïque 11,6%. "...
 
 
 
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Laydgeur
2021 10 19

  Il aura suffi d’un discours du président Macron pour lancer la hype médiatique et politique sur les petits réacteurs nucléaires, SMR. Forcément, tout le monde a interprété à sa " sauce ", selon ses convictions, ses intérêts politiques et financiers, etc., et c’est parti dans tous les sens. Il est temps de remettre un peu d'ordre.

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   Tout d’abord, comme toujours, recontextualisons l'instant. En France comme dans le monde, il y a une tendance très nette à faire des réacteurs nucléaires de plus en plus gros.

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En France, depuis les 1ers réacteurs de quelques dizaines de MW jusqu’à l’ EPR à 1600 MW.

  Remarque : 1600 MW électrique, on ne s’en rend pas compte mais... c’est ÉNORME! : un seul EPR qui tourne à fond pourrait alimenter à lui seul la métropole d’Aix-Marseille et ses presque 2 millions d’habitants.

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   La raison à cette augmentation de puissance est simple à comprendre : quand la puissance d’un
réacteur augmente, les coûts augmentent moins vite que les recettes.

  Dans un réacteur nucléaire,  il y a beaucoup d’équipements qui ont des coûts fixes, ou du moins qui ne sont pas proportionnels à la puissance du réacteur, contrairement à l’électricité produit. D’où la tendance générale à augmenter la puissance, et donc la taille, pour maximiser les gains. CQFD. Sauf, qu'à ce scénario positif, s'invitent plusieurs inconvénients qui viennent refroidir l'ambiance :

  1. Un réacteur plus gros, c’est un réacteur plus complexe, plus cher, plus long à construire, et avec plus de risques d'échec. Voir la saga de l’ EPR de Flamanville : 10 ans de chantier et une facture multipliée par 3. Frédéric de Monicault, Le Figaro.
  2. Un réacteur de forte puissance c’est complexe à gérer du point de vue de la sûreté, tous les équipements devenant plus compliqués à dimensionner pour évacuer l’énorme quantité de chaleur produite dans le cœur.
  3. Un réacteur de forte puissance ne peut pas s’installer n’importe où :  il faut un réseau électrique suffisamment robuste pour ne pas s’écrouler en cas d’arrêt du réacteur. Ça nécessite donc une consommation d’électricité suffisamment importante, d'où le fait quel le nucléaire est essentiellement en activité dans les pays dits "développés ".

  Au vu de ces inconvénients et de ces limitations, certains se sont dit : et si on faisait des petits réacteurs nucléaires, en mode "small is beautiful" ?
  En réalité cette idée de construire des petits réacteurs nucléaires ne date pas d’hier. De fait, elle a
connu des hauts et... des bas ; et, entre nous, plutôt des bas!
  Pour diminuer les coûts de fabrication et rattraper l'effet d'échelle des puissants réacteurs, les astuces d’ingénierie sont les suivantes :

  1. Conception simplifiée 
  2. Modularité 
  3. Effet de série

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   D’où le nom de " Small Modular Reactor " : SMR, " petits réacteurs modulaires ", en français. Pour la France , le projet de SMR a un nom : nuward. Radioscopie.
 
 
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   La conception du réacteur nuward est dite intégrée ; c’est-à-dire que tout ce que contient le cœur, circuit primaire, générateurs de vapeur, pompes, grappes de commande, pressuriseur, etc… est contenu dans une seule enceinte compacte et fermée.

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  Ce concept de réacteur intégré et compact vient de la propulsion nucléaire navale. Dans ce domaine, la France a un savoir-faire reconnu depuis des décennies : chaudière nucléaire qui équipe les sous-marins nucléaires et le porte-avions Charles de Gaulle.

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   Il y a plein de choses innovantes dans ce réacteur nuward, mais ça reste un réacteur de 3ème génération, avec beaucoup de principes similaires ou identiques aux réacteurs actuels : 

  • enrichissement uranium, 
  • eau sous pression, 
  • circuit secondaire,
  • etc.
  Ce réacteur compact de 170 MW électrique est ensuite placé dans une espèce de " cocotte minute " métallique avec tous ses équipements auxiliaires. Pour constituer l’îlot nucléaire nuward d’une puissance de 340 MW deux de ces " cocottes "  seront mises côte à côte.

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   Pour faire face aux agression extérieures, type chute d'avion, et ainsi être protégé, le nuward sera accueilli dans un bâtiment semi enterré. Mais rien ne dit que les choses ne pourraient pas changer au cours de la conception future et définitive.

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   Pour l’aspect modulaire, l’idée est que la centrale soit au maximum constituée d’éléments pouvant être fabriqués en usine et facilement transportables par des moyens classiques, avec un assemblage sur site limité au minimum pour simplifier et réduire le temps des travaux.

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   Cette modularité se fait évidemment déjà avec les centrales actuelles, mais avec les SMR c’est un objectif prioritaire et absolument indispensable pour la réussite de ces projets. Aussi, le concept est
poussé à fond.
   Vous vous interrogez peut-être : mais pourquoi associer 2 réacteurs dans un bâtiment et pas, par exemple, 1, 4, 6, ou plus ?
  Un des buts de nuward est de se substituer aux... centrales à charbon, énergie fossile fort émettrices d'émissions de CO2. Or, il se trouve qu’une tranche à charbon typique a une puissance d’environ 300 MW, très proche de nuward et ses 340 MW.

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  De plus, un tas d’équipements, turbine, alternateur, transformateur, …, pourront être identiques entre un nuward et une centrale à charbon, ce qui est encore un avantage puisque un plus grand nombre d’industriels maîtrisent déjà ces technologies.

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   L’idée de grouper et d’avoir des centrales à 4 ou 6 réacteurs permettrait effectivement de répondre à plus de besoins, mais ça dégraderait la modularité et nuirait à l’effet de série. Ces conséquences augmenterait certainement le coût. Ces choix seront à étudier et à évaluer pendant la conception.  Quand on parle de taille et de compacité, il faut savoir que le réacteur nuward dans sa "cocotte minute " métallique fait environ 16m de haut, là, où le bâtiment réacteur des centrales françaises, REP sur le schéma, mesurent dans les 60m, avec les mêmes types d’équipements.

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Côté puissance
  Un réacteur nuward, 170 MW électrique, est environ 10 fois moins puissant qu’un réacteur EPR, 1600 MW. Cette relative petite puissance a toutefois de nombreux avantages :
  1. Avantages économiques : site plus petit, projet moins coûteux, délais plus courts, moins d’immobilisations d’argent, … Tout ça facilite grandement à la fois l’investissement à consentir pour une première production, et permet également d’y aller petit à petit.
  2. Avantages pour la sûreté : moins de chaleur à évacuer permet d’envisager des composants dits passifs qui fonctionnent tous seuls même en cas de perte totale d’alimentation électrique ; le cas de Fukushima.

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   Les " cocottes minutes " nuward seront immergées dans un bassin d’eau qui permet d’assurer la sûreté de la centrale en autarcie pendant au moins 3 jours en cas d’accident.
  C’est pour cela que le président Macron a parlé de réacteurs plus sûrs, et que l’ ASN aime bien le projet nuward C’est aussi pour ça que les anti-nucléaires disent des fake-news, en affirmant, par
exemple, qu’il y aura plus de risques avec des SMR. Alors que c’est exactement l'inverse.

100% made in France
   Ce projet est mené par 4 industriels, avec le soutien du plan de relance : EDF, Technicatome, le CEA, et Naval Group.

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  Actuellement,  nous en sommes au milieu de la phase "avant projet sommaire" (APS). C'est-à-dire au début de la véritable conception. Les phases précédentes étant des explorations de concepts.

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 À la fin du développement, vers 2030?, il est envisagé la construction d’un démonstrateur. Celle-ci se fera impérativement en France, et ce, pour plusieurs raisons :  

  1. Avoir un environnement industriel et institutionnel maitrisé, pour éviter de refaire la même erreur qu' avec l’ EPR, avec un 1er de série en Finlande. 
  2. L’autorité de sûreté nucléaire française (ASN) est une des plus strictes au monde. Aussi, quelle meilleure publicité pour la France dans le monde que la validation de la construction de sa centrale nuward par l’ ASN?

Le marché international
  La cible de la centrale nuward est clairement le marché à l’International. En effet, cela n'aurait aucun sens d'en installer en France, hormis un démonstrateur, où produisent déjà 56 réacteurs. Le nuward a certes des avantages mais aussi un handicap : il est petit ! Comme je l’ai dit plus haut, il est 10 fois moins puissant qu’un EPR! Qu'est-ce que cela veut dire? Prenons, par exemple, les scénarios de RTE avec 14 EPR : pour obtenir la production électrique équivalente aux 14 EPR, même avec une très haute disponibilité, il faudrait... 140 réacteurs nuward, soit 70 centrales de 2 réacteurs. ; avec autant de sites, de zones nucléaires à créer et à surveiller, une multiplication des transports de combustibles, des personnels éparpillés, …Bref, c’est pas du tout une bonne idée, n’en déplaise aux adeptes de la décentralisation et de l’énergie locale.
   Nuward est en fait destiné aux pays avec un réseau électrique de petite taille, pour des sites isolés, pour remplacer des centrales fossiles, … et ce n’est pas vraiment le cas de la France.

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  L’objectif des concepteurs du nuward est de conclure une 1ère offre à l’International et de lancer une construction en 2035. 2035! Cela n'est-il pas trop loin? La France ne risque-t-elle pas d'être en retard sur les autres pays concurrents? Oui et non. 
  Les concepts de SMR fleurissent de partout dans le monde, l’ Agence internationale de l'énergie atomique (IAEA) en recense plus de 70 dans son SMR Booklet. En résumé, si en 2020, t’as pas de concept SMR... t’as raté ta vie! 😏
 
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Le nuward et la concurrence
  Tous ces concepts sont très différents par la taille, la technologie, la conception, l'usage, …
   Dans ce " bazar " il faut faire le tri : 
  • exit tous les concepts de 4ème génération, au thorium, sels fondus & autres. Ils arriveraient sur le marché bien après la " bataille ", s’ils y arrivent. En effet, multiplier les innovations de rupture dans un réacteur nucléaire n’est pas un gage de succès, 
  • exit les réacteurs développés sans soutien de l’Etat, sans supply chain industrielle [la chaîne d'approvisionnement], sans site potentiel, …, ces projets ont quasiment aucune chance de voir le jour.
  Au final, on arrive à une short list finale de moins d’une dizaine de modèles de SMR, pouvant sérieusement concurrencer notre nuward tricolore. Et encore, tous ces modèles ne sont pas destinés au même usage, d'où des marchés différents. Par exemple avec la barge russe Akademik Lomonosov qui transporte 2 réacteurs nucléaires de 35 MW chacun, envoyés pour alimenter le réseau électrique local d’une région paumée en Sibérie orientale.

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  Alors certes, ces réacteurs sur barge sont des SMR, mais ce sont de simples dérivés de ceux qui alimentent déjà les brise-glaces nucléaires, propulsion navale, on y revient, et leur puissance et leur utilisation n’ont pas grand chose à voir avec celles prévues pour le nuward.
  Aussi, à bien y regarder, les vrais concurrents du projet français, avec une maturité technologique similaire, de bonnes chances de réussite et positionnés sur le même marché, il n’en reste effectivement que 3 ou 4 en lice, pas plus.

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La France est-elle en retard?
  Les SMR ne sont pas des iPhones. Comme nous l'avons vu précédemment, les marchés ne sont pas inondés de modèles fiables. Aussi, sortir en premier un SMR, n'est pas gage pour le pays concerné, d'une avancée définitive sur les autres. Il y a plein d’autres paramètres qui jouent tels le contexte géopolitique, les relations diplomatiques, … Dans un marché naissant et par définition, difficilement prévisible, avoir 5, voire 10 ans de retard sur ses concurrents, ne serait pas pour le nuward au regard de sa technologie de pointe, un handicap irréversible.

Le prix du KWh produit
  Il reste une chose dont on n’a pas parlé : le coût de l’électricité produite : est-ce que les SMR, et le nuward en particulier, seront compétitifs par rapport autres sources d’électricité pilotables? Si nous avons vu que concernant la production, en théorie, l'optimisme est de mise, en sera-t-il de même en terme de coût/délai/sûreté/...?  Comme tout projet ambitieux en général et dans le nucléaire en particulier, l'incertitude demeure tant que celui-ci n'a pas fini son développement. Et dans le cas du nuward, cela prendra plusieurs années. Mais déjà les " madame" Irma " antinucléaire et leur boule de cristal ont affirmé que le projet nuward sera trop cher. On en attendait pas moins d'eux.

Conclusion 
  1. Les SMR sont des projets en développement et le resteront pendant encore plusieurs années. Les annonces du président Macron ne doivent pas nous détourner des actions présentes à mener pour lutter, aujourd'hui, contre le changement climatique.
  2. Les SMR ne se déploieront réellement que d’ici une vingtaine d’années ; s’ils ne régleront évidemment pas le problème climatique, ils seront quand même utiles pour remplacer des centrales à charbon. Pour ceux qui l'ignorait, oui il y aura toujours du charbon en 2040!
  3. Il ne sert à rien de comparer les SMR avec les réacteurs de forte puissance, EPR, les usages et les marchés ne sont pas les mêmes. Pour cette raison c’est assez improbable qu’il y ait des SMR en France. Leurs principales qualités les destinent à l'International.
Pour lutter contre les idées reçues et être complet sur le projet français nuward, la vidéo de de  Technicatome, c'est ICI.

 

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