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.

Valeur vs Coût

La vie est pleine d’arbitrages. Que le choix soit majeur comme où habiter, ou mineur comme l’achat d’un produit au supermarché, nous pesons constamment la valeur de nos décisions contre leur coût.

La France a décidé dans les années 1970 de produire une grande partie de son électricité à partir d’énergie nucléaire. En 2015, 58 réacteurs à eau pressurisée dits de « génération 2 » ont produit 76,3% de son électricité. Même si un réacteur nucléaire est une machine très chère, l’énergie nucléaire a beaucoup de valeur – elle permet de produire de vastes quantités d’énergie en sécurité, de façon fiable 24h/24h, sans envoyer dans l’atmosphère du CO2 et d’autres polluants.

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Pour mesurer subjectivement la valeur de l’énergie nucléaire, la quantité d’énergie produite est la première considération, mais les technologies qui permettent de gagner en sécurité, fiabilité, propreté et durabilité apportent aussi de la valeur.

Imaginons un graphique de valeur contre coût.

  • En rouge la partie avec faible valeur et coût élevé
  • En vert la partie avec valeur élevée et coût faible.

Plaçons la technologie actuelle des réacteurs nucléaires de génération 2 au milieu de ce graphique :

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A partir de cet état des lieux, différentes options sont disponibles.

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EPR

On peut par exemple aller vers la technologie de génération 3 (ou 3+) comme le réacteur EPR actuellement en construction à Flamanville.

Cette technologie a de nombreux avantages en termes de sécurité par rapport à la génération 2, avec l’ajout de nouveaux systèmes. Un réacteur EPR est également plus puissant, avec une capacité de 1 650 MWe. La technologie a donc plus de valeur que la génération 2.

Mais la génération 3 est bien plus chère que la génération 2. Le planning du projet ayant été repoussé plusieurs fois, l’estimation pour le coût du réacteur Flamanville 3 est actuellement 10,5 milliards d’euros (soit 6,36 €/W).

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ASTRID

Sinon, il y a l’option de la génération 4, où la France développe le projet ASTRID, qui a pour objectif de relancer la filière des réacteurs à neutrons rapides au sodium, suite aux réacteurs expérimentaux Rapsodie, Phénix et Superphénix. ASTRID est réputé être aussi sûr que les réacteurs de génération 3+, mais apporte de la valeur en fermant le cycle nucléaire pour apporter une vraie réponse au problème de la durabilité.

Dans les mots de monsieur Nicolas Devictor, chef du programme ASTRID au CEA :

« En France, toutes les parties sont d’accord pour dire qu’un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium sera toujours plus cher qu’un réacteur à eau pressurisée. Toujours. »

« Il y a un service par contre qui n’est pas le même. Un réacteur à neutrons rapides – c’est un service sur le cycle, sur la gestion des matières. C’est de l’indépendance énergétique en partie aussi dont on parle, parce qu’en France on a des stocks d’uranium importants. On a un stock de Plutonium significatif aussi. »

Donc ASTRID, comme la génération 3, c’est plus de valeur pour plus de coût.

Une autre option est disponible – celle des petits réacteurs modulaires.

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Petits réacteurs modulaires

Assemblés en usine et livrés à la centrale par chemin de fer ou camion, leur petite taille permet une réduction importante du coût, et un financement plus facile.

Mais avec une puissance typiquement entre 50MWe et 300MWe, il faut construire plusieurs réacteurs pour produire la même quantité d’électricité qu’un réacteur de génération 2. Donc cette technologie présente moins de coût pour moins de valeur.

Toutes ces options technologiques utilisent un combustible à l’état solide. Plaçons les sur notre graphique de valeur vs coût :

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Toutes les technologies ont un seuil de coût minimum. Quand on choisit le concept de la technologie, on choisit aussi son seuil de coût. Le seuil de la fission solide empêche l’industrie nucléaire actuelle de quitter la zone jaune.

La vraie innovation, ce serait une technologie qui nous rapproche du smiley vert – plus de valeur pour moins de coût.

Et la fission liquide peut faire cela. Les technologies en développement de réacteurs à sels fondus ont un coût réduit à cause de leur sécurité intrinsèque.

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De loin le plus grand avantage vient de la chimie des sels fondus. Quand les produits de fission sont créés dans un liquide ionique, ils sont enfermés dans ce liquide qui est chimiquement très stable. Les liaisons fortes entre les atomes les empêchent de sortir du liquide, donc le premier niveau de confinement est assuré par la chimie. On agit directement pour réduire le danger du système de réacteur.

Les sels qu’on utilise sont liquides jusqu’à des températures très élevées, donc le système fonctionne à pression atmosphérique. Tous les problèmes de plomberie qui sont associés avec une opération à pression élevée sont éliminés.

Avec un combustible liquide on peut appliquer plein d’astuces dans la conception de l’architecture du réacteur, qui aident aussi à simplifier la conception et réduire le coût.

En construisant les réacteurs en usine, un peu comme pour les avions, on peut s’inscrire dans la démarche des petits réacteurs modulaires, ce qui apporte aussi un gain de coût. On n’assemble pas les airbus dans les aéroports.

Et dans la production d’énergie thermique, plus c’est chaud, plus c’est utile. Les réacteurs à sels fondus fonctionnent à une température beaucoup plus élevée que le nucléaire actuel – environ 700°C au lieu de 350°C, et ça ouvre la porte à d’autres marchés que l’électricité, comme la chaleur industrielle, la production de carburants de synthèse, ou le dessalement de l’eau de mer.

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Avec une technologie comme le réacteur intégral à sels fondus  (IMSR) de Terrestrial Energy, on peut aller vers un coût très faible pour une technologie nucléaire intrinsèquement sûre.

Ces petits réacteurs modulaires auront des tailles entre 30MWe et 300MWe. Leur commercialisation est attendue dans les années 2020.

SSR.jpgLe réacteur à sels stables (SSR) de Moltex Energy permettrait, avec un coût similaire en Euros par Watt, de remplacer les REP de génération 2 et 3.

D’une puissance minimum de 300MWe, l’ajout de modules de 150MWe porte sa puissance maximum à 1200MWe.

MSFR 2.jpgEt les travaux du CNRS et de l’équipe européenne du projet SAMOFAR sur le réacteur MSFR nous montrent le chemin vers une filière à combustibles liquides tout aussi durable que la filière des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium, mais avec une fraction du coût.

Le seuil technologique de la fission liquide est un nouveau paradigme pour l’énergie nucléaire.

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Avant d’aller sur Mars, avant de faire la fusion nucléaire ou les voitures autonomes, faisons déjà ce changement fondamental pour remplacer les combustibles nucléaires solides par des liquides, pour faire la fission nucléaire correctement.

Une fission nucléaire intrinsèquement sûre, fiable, propre et durable, ramenée à un coût qui permettra de concurrencer les carburants fossiles, peut permettre à l’humanité de simultanément augmenter sa prospérité et réduire son impact sur l’environnement.

Plus de valeur et moins de coût. C’est ça le vrai progrès.