Démarrage en Chine

Le réacteur à sels fondus TMSR-LF1

« Votre plan de mise en service d’un réacteur expérimental à sels fondus […] est acceptable et est par la présente approuvé. »

C’est avec ces mots le 2 août 2022, que le ministère chinois de l’Écologie et de l’Environnement a autorisé le démarrage du réacteur TMSR-LF1 de 2 MWt sur le campus de Wuwei dans le province du Gansu.

Ce sera la première mise en service d’un réacteur à sels fondus depuis le réacteur expérimental MSRE au laboratoire national d’Oak Ridge aux États-Unis, qui a fonctionné avec succès entre 1965 et 1969.

Suite au lancement du programme de R&D TMSR par l’académie des sciences chinoise en janvier 2011, la construction de TMSR-LF1 a commencé en septembre 2018 et aurait été achevée en août 2021. Le prototype devait être achevé en 2024, mais les travaux ont été accélérés. Si ce prototype s’avère un succès, la Chine prévoit de construire un réacteur d’une capacité de 373 MWt d’ici 2030.

Image : SINAP, via World Nuclear News

Déjà vu ?

Alors qu’un quinquennat touche à sa fin, un sentiment de lassitude s’installe après le débat télévisé ce mercredi qui précédait le scrutin du second tour de l’élection présidentielle française. Les mêmes vieilles querelles entre la gauche et la droite de l’échiquier politique. Les mêmes vieilles batailles entre modérés et extrémistes. Et la même attente : que la prospérité humaine continue d’augmenter, et que le débat social tourne autour de la manière de répartir cette prospérité.

Il n’est pas surprenant que l’abstentionnisme et les votes blancs soient si populaires. Les gens se sentent déconnectés de ces débats politiques et ont le sentiment que quel que soit le vainqueur, peu de choses changeront.

Et les domaines politiques où cette lassitude est la plus présente sont l’écologie, le changement climatique, et la politique énergétique. Les conférences COP se succèdent les unes après les autres, de même que les rapports alarmistes du GIEC. Pourtant, les dirigeants semblent impuissants face à l’ampleur du défi : arrêter d’envoyer dans notre atmosphère les déchets toxiques que sont les gaz à effet de serre.

C’est un problème mondial. Ce qui se passe dans un pays comme la France a relativement peu d’impact par rapport à celui des mammouths démographiques d’Asie et, de plus en plus, d’Afrique.

Ce quinquennat a vu se dessiner un consensus international sur le problème (les gaz à effet de serre), et ses causes (les activités humaines), mais rien de satisfaisant n’a émergé sur les solutions à appliquer. En même temps, la concentration de dioxyde de carbone dans notre atmosphère a augmenté de douze parties par million.

En effet, alors que la plupart des gens s’accordent à dire qu’une croissance infinie est impossible sur une planète aux ressources finies, le débat sur les solutions à appliquer est polarisé.

Il y a ceux qui pensent que l’effondrement de notre civilisation est inévitable, et que les humains doivent évoluer pour réduire drastiquement leur consommation d’énergie – c’est la collapsologie.

Et il y a ceux qui pensent que notre civilisation peut continuer à progresser, à condition de trouver des façons de découpler les activités humaines de leur impact sur la nature – c’est l’écomodernisme.

La collapsologie et l’écomodernisme sont deux philosophies écologiques qui sont diamétralement opposées.

Nous avons énormément à apprendre sur la collapsologie en étudiant l’écomodernisme, comme nous avons énormément à apprendre sur l’écomodernisme en étudiant la collapsologie.

Une des caractéristiques de la collapsologie est le refus, ou le déni, de la capacité des humains à innover. Les personnes qui adhèrent à cette philosophie ont tendance à projeter dans l’avenir les capacités techniques, économiques et sociales actuellement à la disposition des humains, et à prédire ainsi l’effondrement de la société. En contraste, l’écomodernisme dit :
« …nous écrivons ce manifeste animés par la conviction que le savoir et la technologie, appliqués avec sagesse, pourraient permettre que ce soit un bon, voire remarquable, Anthropocène. Un bon Anthropocène exige que les humains utilisent leurs capacités techniques, économiques et sociales, sans cesse grandissantes, pour améliorer la condition humaine, stabiliser le climat, et protéger la nature. »

Les capacités des humains d’aujourd’hui ne sont pas celles de demain, tout comme elles ne sont pas celles d’hier.

Au fur et à mesure que la crise écologique s’approfondit, les gens se lassent du débat socio-politique traditionnel entre la droite et la gauche. La distribution de la prospérité n’a plus de sens si la prospérité elle-même est menacée par les impacts écologiques des activités humaines. Nous devons reconnaître alors la stérilité de ce débat et instaurer en parallèle un débat socio-écologique pour déterminer quelle quantité de prospérité est possible sur une planète finie.

Le débat sociétal de ce siècle n’est plus entre gauche et droite, mais entre collapsologie et écomodernisme.

On pourra alors contraster cette échelle de la pensée écologique avec celle de la pensée politique :

Où situez-vous votre pensée dans ce rectangle ?

Le débat sur le problème du réchauffement climatique et ses causes est terminé. Celui sur les solutions à appliquer pour assurer la transition écologique vient à peine de commencer. C’est un débat qui tourne en permanence autour d’une question centrale : comment produire, transporter et consommer de l’énergie décarbonée bon marché ?

Imaginons, par exemple, que les humains soient capables d’innover en prenant une technologie existante de production d’énergie qui est pilotable, puissante, efficace, et qui a de faibles impacts sur la nature. Et que par un changement de l’état de son combustible ils soient capables de répondre aux problèmes de cette technologie – sa sureté, son coût, son temps de construction, ses déchets…

Quand la société et les médias se saisiront-ils du débat entre collapsologues et éco-modernistes ?

A côté de ces EPR

Dans son discours « Reprendre en main notre destin énergétique » à Belfort jeudi 10 février 2022, Emmanuel Macron a annoncé bien plus que le lancement de six nouveaux réacteurs nucléaires EPR2.

Accéder à la transcription du discours

« A côté de ces EPR, un appel à projets sera soutenu à hauteur d’un milliard d’Euros par France 2030, et sera lancé pour faire émerger des petits réacteurs modulaires, les fameux SMR que nous évoquions là aussi toute à l’heure mais aussi des réacteurs innovants permettant de fermer le cycle du combustible et de produire moins de déchets. Pour 500 millions d’Euros ce seront des projets portés par EDF, NUWARD qui était évoqué toute à l’heure par le président d’EDF, et il y aura aussi 500 millions d’Euros pour des projets – ouverts – sur des réacteurs innovants que j’évoquais à l’instant.

Ces dernières années en effet des secteurs à forte intensité technologique comme le spatial ou l’automobile ont vu aussi de nouveaux acteurs profondément bouleverser les processus anciens – souvent pour le meilleur. C’est pourquoi je suis convaincu que la France a les moyens de porter une telle révolution dans le nucléaire, avec des réacteurs en rupture. Je fixe un objectif ambitieux mais à la mesure de l’intensité de la compétition dans le secteur – construire en France un premier prototype d’ici 2030. Nous avons déjà des start-ups qui se lancent, et là encore, des appels à projets seront publiés dans les prochains jours. Le CEA, qui a joué un rôle décisif dans la naissance de la filière nucléaire française, appuiera et accompagnera la montée en puissance de ces nouveaux acteurs.

Ce nouveau programme pourrait conduire à la mise en service de 25 gigawatts de nouvelles capacités nucléaires d’ici 2050.

Ces projets, vous l’avez compris, viennent en complémentarité mais n’enlève rien à la visibilité que j’ai donnée pour les EPR2 qui sont de toute façon nécessaires et s’inscriront avec les deux paliers que j’ai évoqués. Mais ils nous permettront là aussi de continuer à améliorer notre innovation technologique, à améliorer la sûreté, à réduire les déchets, à aller vers la fermeture du cycle, de même que nous continuerons l’ensemble des projets de recherche – ITER à Cadarache, toutes les autres solutions, les projets conduits par le CEA, dans toutes ses composantes.« 

500M€ pour des réacteurs innovants

Quand le chef de l’État a présenté le 12 octobre 2021 le plan d’investissement France 2030, il a dit que le « premier objectif, objectif numéro un, c’est faire émerger en France, d’ici 2030, des réacteurs nucléaires de petite taille innovants avec une meilleure gestion des déchets. »

https://focus.nouvelobs.com/2021/10/12/434/0/7673/3830/1377/667/75/0/dd62766_929213659-sipa-ap22614348-000007.jpg

1 milliard d’Euros ont été consacrés à cet objectif, et un proche du président, Bruno Bonnell, a été nommé Secrétaire Général Pour l’Investissement en charge du plan France 2030. Le discours d’hier apporte une première clarification sur la distribution de cette somme : la moitié sera consacrée au réacteur SMR NUWARD d’EDF, et l’autre moitié aux « réacteurs innovants permettant de fermer le cycle du combustible et de produire moins de déchets ».

Construire en France un premier prototype d’ici 2030

En annonçant cet « objectif ambitieux mais à la mesure de l’intensité de la compétition dans le secteur », Emmanuel Macron semble reconnaitre le message, porté par ce site depuis dix ans, qu’une innovation de rupture dans l’énergie nucléaire est à notre portée. La France, qui a tous les atouts pour réussir le déploiement d’une technologie nucléaire plus propre, moins chère et plus rapide à construire, doit faire très attention face à des concurrents internationaux de taille tels que la Chine et les États-Unis qui soutiennent déjà des projets et des technologies qui pourraient dominer le futur marché de l’énergie décarbonée.

Le CEA appuiera et accompagnera la montée en puissance des start-ups

Derrière cette phrase simple il y a un choix fondamental de cadrage. En France les innovations dans le secteur nucléaire ont été portées depuis longtemps par le CEA, avec des projets comme ASTRID. Dans le secteur des réacteurs à sels fondus ce cadrage a été le choix par exemple de la Chine, où l’Institut de physique appliquée de Shanghai (SINAP) porte l’effort de développement national avec le programme TMSR. Mais dans d’autres pays comme les États-Unis ce sont des entreprises start-up qui portent les projets, avec un foisonnement d’entreprises de taille petite et moyenne créées depuis une décennie. Ces entreprises se financent principalement avec du capital privé, mais accèdent aussi à des subventions d’État et bénéficient d’un accès privilégié aux ressources et à l’expertise des laboratoires nationaux.

C’est donc ce choix de soutien de l’État aux entreprises start-up que suivra désormais la France. Et la start-up française la mieux placée pour bénéficier d’un tel soutien est naarea, qui développe depuis 2021 un concept de réacteur à sels fondus baptisé XSMR.

Il s’agit d’un microréacteur avec une puissance de quelques dizaines de mégawatts, qui occuperait une place dans le marché très différente des réacteurs de taille gigawatt lancés par Emmanuel Macron hier. Conçu pour fonctionner avec un spectre neutronique rapide, ce réacteur serait capable de s’alimenter avec les « déchets » produits par les réacteurs EPR.

Contacté par ce site, le PDG de naarea Jean-Luc Alexandre a réagi aux annonces du président français :

« Naarea se réjouit du soutien apporté par la France à la filière nucléaire française dont l’excellence n’est plus à démontrer. Seule l’énergie nucléaire est à même aujourd’hui de produire une énergie décarbonée, sûre préservatrice du climat mais également de l’indépendance énergétique de l’Europe. Face à l’intensification de la concurrence internationale, le Président donne les moyens à notre pays de se développer de manière volontariste sur le nucléaire de quatrième génération et les SMR. C’est par l’innovation de rupture et l’esprit de conquête que nous pourrons contribuer à la réindustrialisation du pays comme aux objectifs de développement durable. »

25GW d’ici 2050

Pour donner une idée de l’ambition affichée par cet objectif de déploiement de réacteurs innovants, 25 gigawatts est l’équivalent d’environ 15 réacteurs EPR, ou de l’ordre de 1000 réacteurs XSMR de naarea.

Avec un effort soutenu de tous les acteurs de la filière nucléaire en France cet objectif est tout à fait réalisable. Surtout si la technologie choisie permet d’accéder à un coût de production d’énergie compétitif avec les énergies fossiles, un risque financier fortement réduit et un temps de construction en rupture avec la technologie actuelle.

A la fin de son discours, le président a déclaré que la France par la stratégie dont elle se dote fait le choix :

  • du progrès
  • de la confiance en la science, en la technologie et en la raison
  • du climat
  • de l’industrie et de l’emploi
  • du pouvoir d’achat
  • de son indépendance
  • de sa liberté.

Souhaitons bon courage à tous ceux qui œuvrent à l’atteinte de ces objectifs.

Infographie CEA

Le CEA a publié une infographie sur les réacteurs à sels fondus dans la rubrique « Tout s’explique » de son magazine « Les défis du CEA » (#247).

Dans un article nommé « MSR, convertisseur d’actinides ? » Aude Ganier démystifie et vulgarise la technologie, avec l’appui de Guillaume Campioni et l’infographiste Jeremy Perrodeau. Le CEA se focalise ici sur une des capacités de cette technologie : la transmutation, qui permet de réduire la quantité, la dangerosité et la durée de vie des actinides mineurs produits dans un réacteur à fission nucléaire.

Un message important est passé sur la sûreté, car un réacteur à sels fondus possède typiquement un arbre des défaillances réduit. Vous pouvez lire davantage sur ce thème dans l’article Fission Liquide Élagage des dangers.

Orano sélectionné par Terrestrial Energy

Terrestrial Energy a conclu un accord avec Orano, leader mondial du cycle du combustible nucléaire, dans le cadre de son programme d’approvisionnement en combustible pour l’exploitation du Réacteur Intégral à Sels Fondus (Integral Molten Salt Reactor, IMSR), une centrale nucléaire de génération IV.

Le large éventail de services de l’accord comprend l’enrichissement de l’uranium, la conversion chimique en combustible IMSR, sa production, son transport, son emballage et sa logistique. Ce champ d’application couvre l’analyse de la production et de la fourniture commerciales à grande échelle de combustible IMSR et s’applique aux principaux marchés actuels pour le déploiement de centrales IMSR, notamment le Canada, les États-Unis, le Royaume-Uni et le Japon.

Cet accord s’inscrit dans la stratégie d’approvisionnement multiple de Terrestrial Energy pour l’approvisionnement en combustible IMSR et reflète la volonté d’Orano de soutenir la commercialisation des réacteurs de nouvelle génération avec sa large gamme de services de combustible. La relation entre les sociétés est non exclusive et permet aux deux parties de poursuivre d’autres opportunités commerciales similaires dans l’industrie nucléaire.

Depuis plus de 50 ans, le Groupe Orano fournit à l’industrie nucléaire mondiale des produits et des services d’expertise sur l’ensemble du cycle du combustible nucléaire. Ces services comprennent l’enrichissement de l’uranium ainsi que la conversion, la production, l’emballage et le transport du combustible. La sécurité de l’approvisionnement en combustible commercial tout au long de la durée de vie de la centrale est soutenue par les installations de conversion et d’enrichissement modernes et de pointe d’Orano, qui répondent aux normes de sûreté, de qualité et de sécurité les plus élevées tout en réduisant l’empreinte environnementale.

« Cet accord avec Terrestrial Energy applique la portée mondiale de l’approvisionnement en combustible et l’expérience d’Orano pour se concentrer sur l’alimentation de la prochaine génération d’énergie nucléaire innovante et propre au Canada », a déclaré Amir Vexler, PDG d’Orano USA. « Notre équipe nord-américaine est fière de jouer un rôle essentiel dans l’établissement de cette connexion et la réalisation de l’accord. »

« Les exigences des exploitants des centrales pour l’approvisionnement en combustible s’étendent au-delà de l’enrichissement de l’uranium à une gamme de services essentiels qui, ensemble, assurent un approvisionnement sécurisé en combustible du réacteur jusqu’à la porte de la centrale », a déclaré Simon Irish, PDG de Terrestrial Energy. « Le champ d’application de notre accord couvre toute la gamme de l’enrichissement, la production, avec ses éléments de transport, y compris l’emballage et la logistique, pour un approvisionnement commercial complet. Cette gamme de services est essentielle pour l’exploitation des premières centrales IMSR dès 2028. »

Le combustible IMSR utilise un dosage standard d’uranium faiblement enrichi (UFE), qui est devenu la norme de combustible commercial au cours de nombreuses décennies d’exploitation des centrales électriques. À l’exception des centrales CANDU (qui utilisent de l’uranium non enrichi), les centrales nucléaires commerciales du monde entier utilisent aujourd’hui l’UFE à dosage standard.

Terrestrial Energy a présenté le 14 septembre sa nouvelle centrale électrique IMSR400, qui se compose de réacteurs et de générateurs jumeaux pour produire 390 MW d’électricité propre sur un site. L’IMSR400 est l’une des trois conceptions de centrales électriques à petit réacteur modulaire (SMR) à l’étude pour un déploiement à la centrale nucléaire de Darlington d’Ontario Power Generation. C’est l’un des deux candidats technologiques de génération IV et le seul candidat technologique canadien. L’entreprise Terrestrial Energy à Oakville représente le plus grand projet de développement technologique de centrale électrique SMR au Canada.

Barbara Pompili soutient le nucléaire avancé

Vendredi 28 mai, la ministre Barbara Pompili du ministère français de la Transition écologique et la secrétaire Jennifer Granholm du ministère américain de l’Énergie ont publié une déclaration commune portant sur la technologie énergétique et la résolution politique.

Ce document parle de « innovations de rupture », « ambition commune » et « systèmes énergétiques […] efficaces et fiables, intégrant des parts plus importantes d’énergies renouvelables couplées à l’énergie nucléaire ».

Il affirme que « la France et les Etats-Unis s’engagent à travailler ensemble sur les nouvelles technologies et la transition énergétique en cours afin de contribuer de manière significative à des solutions de production zéro carbone. Les systèmes électriques décarbonés et innovants, qui peuvent inclure des technologies d’énergie nucléaire innovantes ou de nouvelles conceptions, telles que de petits réacteurs modulaires, micro et autres réacteurs avancés, contribueront à l’expansion des énergies renouvelables, soutiendront l’électrification rurale, produiront de l’hydrogène pour décarboniser les transports et d’autres secteurs énergétiques, aideront à fournir de l’eau potable aux régions en manque d’eau et soutiendront une gamme d’applications industrielles plus propres. »

Comme la presse française a ignoré le communiqué de presse du ministère de la Transition écologique, vous trouverez ici une traduction française de la déclaration.

Bravo et merci, Mme. Pompili, pour votre engagement en faveur de l’intensification de la recherche et du développement de ces technologies !

Électrons, fluides, molécules

L’énergie, c’est pas sorcier si on la découpe en groupes de 3.

Il y a d’abord les 3 phases : production, vecteurs et consommation. Et chaque phase se découpe en 3 groupes :

On a l’habitude de penser à la production – les sources de l’énergie – en termes des 3 groupes : fossiles, renouvelables et nucléaire. Et les 3 groupes de consommation sont connus : électricité, chaleur et mobilité.

Mais on a moins l’habitude de réfléchir à comment l’énergie est transportée d’un endroit à l’autre : ces véhicules ou méthodes qui s’appellent des vecteurs énergétiques. Eux aussi tombent dans 3 groupes : électrons, fluides et molécules.

Fondamentalement, les humains n’ont fait que 3 découvertes qui ont transformé notre espèce : le feu, l’agriculture et la machine à vapeur. Mais il y a une 4ème découverte avec un potentiel que nous avons à peine commencé à exploiter – l’énergie de la fission nucléaire.

Dans l’état actuel de la technologie, l’énergie nucléaire souffre de 3 problèmes : le coût, la sûreté et les déchets. Et nous sommes contraints à transporter cette énergie presque exclusivement par un seul vecteur – les électrons. Or, seulement 19% de la consommation d’énergie dans le monde est sous la forme d’électricité. Les 81% restants sont consommés sous la forme de chaleur et de mobilité, où les combustibles fossiles dominent le marché.

Une question fondamentale se pose pour l’avenir de l’énergie nucléaire : faut-il changer la technologie de l’offre ou la demande de consommation? Depuis longtemps (et notamment en France), les partisans de cette énergie ont promu une consommation « tout électrique » – pour citer 3 exemples : le chauffage électrique, la voiture électrique et les processus industriels électriques. Mais le vecteur électrons, malgré tous ses avantages, souffre de 3 inconvénients majeurs : le coût et la nature inflexible de sa distribution, l’impossibilité de stocker l’électricité à grande échelle, et les difficultés d’intégration dans les systèmes de mobilité pour les humains et les marchandises.

Si tout le chauffage résidentiel n’est pas électrique, c’est parce que le coût des solutions à énergie fossile reste attractif. Si toute la chaleur industrielle n’est pas électrique c’est aussi parce qu’il est moins cher de brûler des molécules fossiles. Si toutes les voitures ne sont pas électriques, c’est parce que les batteries sont lourdes, chères et encombrantes.

Pour réaliser tout son potentiel, l’énergie nucléaire doit suivre la 3ème voie – changer la consommation ET la technologie. Oui, nous pouvons décarboner certains secteurs en les électrifiant davantage – surtout avec une électricité française décarbonée à 90% par un mélange de renouvelables et de nucléaire. Mais le vrai défi est d’être capable de livrer l’énergie nucléaire à travers les deux autres vecteurs : les fluides (chauds et froids), et les molécules.

Pour décarboner massivement l’énergie au niveau planétaire, la technologie nucléaire doit évoluer fondamentalement, sur 3 axes. Elle doit produire une énergie qui est plus chaude, plus proche et moins chère.

La centrale nucléaire de Leningrad. Son réseau de chaleur alimente une ville et un parc industriel.

La cogénération nucléaire n’a rien de nouveau. En 2019, 79 réacteurs nucléaires étaient utilisés pour le dessalement, le chauffage urbain ou la chaleur industrielle, avec 750 années d’expérience dans ces réacteurs, principalement en Russie et en Ukraine. En évitant de transformer une partie de la chaleur produite par la réaction nucléaire en électricité, le rendement global de la centrale est amélioré. Mais même en Russie, l’énergie nucléaire ne représente que 0,3% de l’énergie fournie à travers les réseaux de chaleur.

En France, une étude de 2015 a souligné l’importance du potentiel des réseaux de chaleur pour décarboner la consommation de chaleur, à condition d’alimenter ces réseaux par de l’énergie renouvelable ou nucléaire. Elle a proposé (et chiffré à plus d’un milliard d’Euros) un raccordement entre la centrale nucléaire de Nogent-sur-Seine et le réseau de chaleur de la Compagnie Parisienne de Chauffage Urbain, une distance de 90km. Mais aucun projet de ce type a démarré, et le plus grand contributeur aux 25,6TWh de chaleur fournis à travers les 798 réseaux de chaleur de France en 2019 était la méthane fossile.

Sources pour la production d’énergie des réseaux de chaleur en France en 2019

Les autorités de sûreté nucléaires à travers le monde exigent que les centrales nucléaires soient situées à une distance minimum des zones urbaines densément peuplées, parce qu’ils ont peur qu’un accident puisse provoquer un nuage radioactif, avec des retombées sur les populations des villes. Et en effet ce risque, même s’il est extrêmement faible, n’est pas nul avec la technologie actuelle des réacteurs à eau pressurisée. L’éloignement entre centrales et villes est en conflit direct avec l’utilisation du vecteur fluides à cause du coût élevé de leur transport, sur des distances au delà de quelques dizaines de kilomètres. Mais avec un réacteur à sels fondus les produits de la réaction nucléaire les plus nocifs pour les humains restent enfermés dans les sels liquides chimiquement stables. C’est par l’élimination du danger de contamination radioactive que la porte est ouverte pour un dialogue avec l’ASN sur l’emplacement de petits réacteurs modulaires à sels fondus proche des villes.

Le vecteur des fluides offre une deuxième possibilité. La France compte déjà 24 réseaux de froid, fournissant 0,96TWh à 1339 bâtiments en 2019. L’alimentation de ces réseaux en énergie nucléaire représente une opportunité d’assurer le confort thermique des bâtiments, avec une énergie décarbonée.

Vous avez deviné, il y a forcément une troisième possibilité. Les sels fondus non-radioactifs sortant de la boucle tertiaire d’un îlot nucléaire à 650~700°C sont eux même un excellent vecteur fluide pour le transport de la chaleur. Sur les quelques kilomètres autour d’un tel îlot on trouverait typiquement un dispositif de stockage d’énergie thermique (des réservoirs de sels fondus) permettant d’assurer le suivi de charge des énergies renouvelables intermittentes, un îlot de production d’électricité à partir de la chaleur des sels, et un parc industriel avec des clients énergivores tels que la sidérurgie, la pétrochimie ou la production de verre. Soit un nouveau réacteur peut être situé à proximité d’un site industriel existant, soit ces industries peuvent déplacer leur production proche d’un réacteur. Par comparaison, la température nominale de l’eau sortant d’une cuve EPR est de 330°C, ce qui intéresse beaucoup moins les clients industriels.

Le troisième vecteur est celui des molécules, qui transportent leur énergie sous une forme chimique. Le plus souvent par combustion, une réaction chimique chez le consommateur permet de libérer leur énergie pour effectuer un travail utile.

Le molécule le plus à la mode en ce moment est l’hydrogène (H2). C’est un vecteur énergétique dont la combustion ou l’utilisation dans une pile à combustible ne rejette que de l’eau, ce qui permet d’éliminer la pollution pour le consommateur. Un plan financé à hauteur de 7 milliards d’Euros a été lancé par le gouvernement français en septembre, qui estime que « Compte tenu de son mix électrique faiblement émetteur de CO2, la France dispose d’atouts pour fabriquer l’hydrogène décarboné. »

95% de l’hydrogène produit dans le monde utilise une source d’énergie fossile, le procédé le plus commun étant le vaporeformage du méthane fossile. C’est ce procédé qui est utilisé pour alimenter la première ligne française de bus à hydrogène (sachant que la plupart du CO2 produit est capté utilisant la technologie Cryocap).

Décarboner entièrement la production d’hydrogène nécessite de trouver la combinaison d’une source d’énergie décarbonée et d’un procédé de fabrication de la molécule qui, ensemble, produisent du H2 moins cher que les processus existants à base d’énergies fossiles. 3 exemples de sources seraient l’énergie renouvelable, l’énergie nucléaire des réacteurs actuels ou l’énergie nucléaire de 4ème génération. 3 exemples de procédés seraient l’électrolyse de l’eau, l’électrolyse à haute température ou un des cycles thermochimiques.

La simplicité des concepts de réacteurs à sels fondus, et l’élagage des dangers dans leurs arbres de défaillances, permet d’envisager que les 3 facteurs mentionnés ci-dessus (plus chaud, plus proche, moins cher) puissent être réunis pour une production d’hydrogène décarbonée et compétitive. C’est une très très grosse affaire car avec cette molécule disponible il est possible de fabriquer une multitude d’autres molécules qui seraient les clés pour décarboner des secteurs difficiles comme la mobilité lourde, l’agriculture ou la pétrochimie.

En particulier, la combinaison d’un hydrogène décarboné avec du CO2 capté directement depuis l’atmosphère permettrait de fabriquer des molécules pour lesquelles le vecteur de distribution est déjà disponible, telles que le méthanol, ou les carburants synthétiques. En parallèle avec le développement des technologies nucléaires avancées, les technologies de capture direct progressent avec par exemple l’installation de 1pointFive dans le Texas qui, une fois opérationnelle, sera la plus grande du monde, capturant jusqu’à un million de tonnes de CO2 atmosphérique par an. La construction doit démarrer en 2022.

L’installation 1pointFive utilisera la technologie développée par Carbon Engineering

Dans un rapport publié en décembre, l’entreprise Tractebel – filiale ingénierie d’Engie – donne sa vision de la montée des technologies nucléaires 2.0. Le rapport identifie des sites industriels comme l’aciérie intégrée de Dunkerque qui serait « parfaitement adaptée pour accueillir un démonstrateur de petit réacteur modulaire polyvalent », et conclut qu’à l’avenir les petits réacteurs modulaires (dont ceux fonctionnant avec un combustible liquide aux sels fondus) seront « au cœur d’écosystèmes intégrés, aux vecteurs énergétiques multiples ». Un chapitre dans le rapport 2020 « Engie Recherche » sur les technologies durables émergentes reprend ce travail sur les petits réacteurs modulaires.

L’infographique dans le rapport de Tractebel illustre leur vision, et identifie les 3 vecteurs énergétiques.

Au siècle dernier, les énergies fossiles ont dominé le marché pour trois raisons :

  1. Ils sont présents sur les 3 secteurs de consommation : électricité, chaleur et mobilité.
  2. Ils sont bon marché. Et (jamais 2 sans 3) :
  3. Ils sont présents sur les 3 vecteurs énergétiques : électrons, fluides et molécules

Le début du troisième millénaire est dominé par le problème du changement climatique. Pour résoudre ce problème, les humains ont besoin de nouvelles technologies nucléaires fondamentalement différentes, pour réaliser tout le potentiel de cette énergie.

Une version anglaise de cet article est disponible ici.

La Chine livre sa première cuve

Le trajet a commencé le 28 novembre. La cuve pour le réacteur à sels fondus prototype TMSR-LF1 a été fabriquée et assemblée par SENPEC à Shanghai, et après une inspection finale minutieuse la cargaison précieuse a démarré en douceur son parcours de 2500km pour rejoindre le site du projet au nord de Wuwei dans la province de Gansu.

Avec un diamètre de 2,37m et une hauteur d’environ 3,5m, la cuve et le couvercle qui l’accompagne accueilleront un cœur avec un modérateur en graphite pour assurer un fonctionnement dans le spectre thermique, une boucle primaire de sels fluorures fondus, un échangeur et une pompe – une configuration similaire au réacteur prototype MSRE qui a fonctionné avec succès au laboratoire d’Oak Ridge aux États-Unis entre 1965 et 1969.

Le bâtiment réacteur pour lequel cette cuve est destinée a fait l’objet d’une première coulée de béton le 29 mars de cette année. La construction a été suivie de près par l’autorité de sureté nucléaire chinoise – la NNSA, avec des rapports réguliers publiés sur leur site web. On voit la construction de tous les bâtiments du campus TMSR depuis l’espace dans la vidéo suivante :

Avec une cible de démarrer ce premier réacteur de 2MW en mars 2021, la Chine est en trajectoire pour devenir un leader dans la course à la commercialisation des réacteurs nucléaires à combustible liquide.

Premier béton en Chine

L’investissement de la Chine dans les réacteurs à sels fondus commence à porter ses fruits. Le projet chinois a démarré en 2012, avec la participation de centaines de scientifiques et ingénieurs de l’Institut de physique appliquée de Shanghai (académie des sciences chinoise). Ce projet a débouché sur une vision d’un campus dans le désert de Gobi, dans le province de Gansu, au nord de la ville de Wuwei :

Grâce aux publications de l’autorité de sûreté chinoise (la NNSA), il est possible d’obtenir quelques informations sur ce projet. Par exemple, le plan général du campus se trouve sur la page 4-38 du rapport sur l’impact environnemental (phase de construction) pour le premier réacteur, appelé TMSR-LF1 :

Le programme TMSR (Thorium Molten Salt Reactor – Réacteur à sels fondus au thorium) comporte plusieurs réacteurs. LF1 (Liquid Fuel 1) est le premier réacteur à combustible liquide, et le premier à être construit à Wuwei. Avec une puissance de 2 mégawatts thermiques ce prototype, fonctionnant dans le spectre thermique avec des sels fluorures et un modérateur graphite, permettra aux équipes chinoises de monter en expérience avec l’opération et maintenance d’un réacteur à sels fondus. Il préfigure des réacteurs de puissance utilisant la même technologie et matériaux, et permettra de faire des démonstrations de l’utilisation d’un réacteur à sels fondus au cœur d’un système d’énergie hybride.

Du 13 au 15 mars 2020, une équipe d’inspection sous la responsabilité du ministère de l’Écologie et de l’Environnement a validé l’assurance qualité de l’installation TMSR-LF1 avant la coulée des premiers dalles et parois en béton :

Et des inspecteurs sont revenus deux semaines plus tard pour surveiller la première coulée de béton :

Grâce au travail remarquable de suivi de ce projet publié sur Twitter par Conrad Knauer, des images satellites sont disponibles, qui montrent le bâtiment réacteur sortant du sable du désert de Gobi :

On peut féliciter l’équipe chinoise pour le passage de ce jalon important de la première coulée de béton. Le planning de construction prévoit le démarrage et opération à pleine puissance du réacteur TMSR-LF1 en décembre 2020. Même si la Chine a été très perturbée par la crise du COVID-19, elle a été capable de construire un hôpital à Wuhan en 10 jours. Il reste encore 7 mois pour terminer ce réacteur !

De Charybde en Scylla

En avril 2015, Bill Gates a pris la parole à la conférence TED à Vancouver. Le titre de son « Talk » était : « La prochaine épidémie ? Nous ne sommes pas prêts. »

La vidéo est sous-titrée en français. Voici quelques extraits de la transcription :

« Quand j’étais gamin, la catastrophe dont on avait le plus peur était une guerre nucléaire. »

« Si quelque chose tue plus de 10 millions de gens dans les prochaines décennies, ce sera probablement un virus hautement contagieux plutôt qu’une guerre. Pas des missiles, mais des microbes. Une des raisons est que l’on a investi énormément dans la dissuasion nucléaire. Mais on n’a très peu investi dans un système pour arrêter les épidémies. Nous ne sommes pas prêts pour la prochaine épidémie. »

Nous connaissons tous désormais la suite. COVID-19 n’a pas encore tué 10 millions de gens, mais il aurait pu le faire. Et le coût pour éviter une mortalité dans les millions a été un ralentissement inédit des activités humaines dont nous n’avons pas encore commencé à mesurer les conséquences sociales et économiques.

Le 24 mars 2020 Gates a parlé par visio-conférence avec l’administrateur de TED Chris Anderson sur le thème « Comment nous devons répondre à la pandémie de coronavirus » :

Anderson Gates 2020-03-24

Anderson : « Il y a cinq ans, vous étiez sur la scène TED et vous avez donné cet avertissement effrayant que le monde était en danger, à un moment donné, d’une pandémie majeure. Les gens qui regardent ce discours maintenant, leurs cheveux se dressent à l’arrière de leur cou – c’est exactement ce que nous vivons. Que s’est-il passé, les gens ont-ils écouté cet avertissement ? »

Gates : « Fondamentalement, non. […] Le discours était pour dire : nous ne sommes pas prêts pour la prochaine pandémie, mais en fait, il y a des progrès dans la science tels que, si nous mettons des ressources en face, nous pouvons être prêts. Malheureusement, très peu a été fait. »

Peut-être qu’une des conclusions à tirer de l’épisode COVID-19 est qu’il faut écouter Bill Gates.

Dans quelques années, cette période étrange sera derrière nous. Un vaccin sera disponible, l’activité aura repris, et on peut espérer que la coopération mondiale aura permis de mettre en place des mesures bien plus efficaces pour lutter contre la prochaine épidémie. Nous serons tous contents quand ce sera fini.

De Charybde en Scylla 2

« Je serai content quand ce sera fini ». (Raf Schoenmaekers
@komkomdoorn)

Mais le problème du réchauffement climatique sera toujours là. L’accumulation des gaz à effet de serre dans notre atmosphère ne s’est pas arrêté quand nous avons diminué notre activité et elle reviendra rapidement aux niveaux de 2019 « à la rentrée » quand nous retrouverons une vie plus « normale ». Les impacts du changement climatique sur les humains et sur la nature seront d’un autre niveau et dureront bien plus longtemps que le petit souci de COVID-19 que nous vivons actuellement, et les solutions à ce problème demeurent inconnues. Nous tournons en rond.

Alors, que dit Bill Gates sur le climat ?

Il dit deux choses : premièrement, à côté de nos efforts pour obtenir plus d’énergie à partir des technologies dites « renouvelables », il va falloir beaucoup plus d’énergie nucléaire ; et deuxièmement, les technologies d’énergie nucléaire actuellement disponibles sont trop chères :

« Toute l’industrie nucléaire fabrique aujourd’hui un produit trop coûteux et dont la sûreté, même si elle est en fait assez bonne, dépend trop d’opérateurs humains.

Ainsi, l’industrie nucléaire ne survivra que s’il y a une nouvelle génération dont l’économie et la conception en matière de sûreté intrinsèque sont bien meilleures que tout ce qui existe actuellement.

Les réacteurs d’aujourd’hui ne sont pas économiques. Ignorez tout le reste. Donc l’industrie nucléaire va disparaître, et c’est vrai à l’échelle mondiale, à moins qu’il y ait un nouveau design. »

L’ entreprise TerraPower dont Gates est président travaille sur un concept de réacteur à sels fondus appelé MCFR (pour Molten Chloride Fast Reactor). Ce concept, étrangement similaire à celui étudié en France par le CNRS depuis 20 ans, est désormais considéré comme étant prioritaire chez TerraPower.

MCFR Terrapower

Cette fois-ci, Bill Gates sera-t-il écouté ? En tout cas, c’était encourageant de voir le PDG d’EDF Jean-Bernard Levy dans son bureau le 12 janvier 2020 pour une discussion sur les technologies de nucléaire avancé :

Chez EDF, la politique jusqu’ici sur les réacteurs à sels fondus est d’attendre de voir ce qui se passe chez les autres, puis d’acheter la technologie si ça marche. Dans le tableau ci-après ça correspond aux cases numéro 2 ou 4 :

On y va ça marche

Au stade où nous en sommes, personne ne sait si les réacteurs à sels fondus seront un succès commercial, s’ils permettront de répondre aux espoirs d’une énergie nucléaire plus sûre, moins chère que les énergies fossiles, permettant d’accéder aux marchés de la chaleur et des transports, au-delà de celui de l’électricité.

Si la technologie est un flop, la politique française nous positionnera dans la case 4, et tout le monde pourra se féliciter de la prudence collective qui a permis d’économiser les quelques dizaines de millions d’Euros nécessaires au financement d’un avant-projet de recherche et développement.

Mais si ça marche …. ?

Dans ce cas, la France se retrouvera dans la case 2. Et là les choses vont commencer à se compliquer pour ceux qui auront insisté sur une politique d’autruche. Face à une technologie de rupture, le spectre des conséquences s’étend du coût pour acheter la propriété intellectuelle des pays et entreprises qui ont développé la technologie (s’ils souhaitent coopérer avec la France), jusqu’au balayage de la carte de toute l’industrie nucléaire française (3ème du pays), si ses concurrents se montrent moins coopératifs.

Alors ces coûts et conséquences doivent se mettre dans la balance par rapport aux cases 1 ou 3, où l’on utiliserait des ressources et expertises françaises (qui sont d’ailleurs plutôt disponibles suite à l’arrêt du projet ASTRID) pour explorer cette technologie de génération 4 dans le contexte français, tisser des liens avec la communauté internationale et apporter une pierre à l’édifice d’un futur système d’énergie mondial bâti en grande partie sur la fission nucléaire à base de combustibles liquides.

Nous savons que la technologie des réacteurs à sels fondus fonctionne : le programme MSRE au Laboratoire national d’Oak Ridge l’a démontré entre 1965 et 1969. Est-ce vraiment raisonnable de parier sur l’échec de son déploiement à une échelle industrielle ?

Demain soir, Emmanuel Macron s’adressera aux français pour faire un point d’avancement sur la crise du COVID-19, et pour évoquer le sujet délicat de la fin du confinement. Beaucoup de certitudes, de convictions ayant été balayées, certains lui demandent que le « monde d’après » tienne compte davantage des enjeux climatiques. Nous sommes en guerre, et monsieur Macron a une opportunité rêvée de changer la direction du pays en ce qui concerne la production d’énergie.

Que dira-t-il ?

Macron 2020-04-13

Dans cette période de libertés restreintes nous avons toujours le droit, le devoir même, de rêver.