Une course idéologique

L’émergence internationale des réacteurs à sels fondus n’est pas uniquement une course technologique.

La particularité de cette famille de technologies, avec leurs combustibles nucléaires liquides, est qu’elle offre le plus de potentiel pour faire progresser la production d’énergie décarbonée dont les humains ont plus que jamais besoin, parce que sa sûreté intrinsèque permet de simplifier la conception, sa haute température permet de mieux valoriser l’énergie produite, et elle est plus vertueuses dans la gestion du cycle de combustible.

C’est le Graal.

Mais c’est aussi la famille qui a reçu le moins d’investissement pour son développement et qui a donc aujourd’hui moins de maturité que les autres familles technologiques.

Les grands acteurs dans la course n’ont pas la même idéologie. Chacun a un avis sur la meilleure manière de dépenser l’argent nécessaire pour faire émerger cette technologie.

La Chine était le premier entrant dans la course, en 2011. Elle a démarré son premier prototype en octobre 2023, et nous avons appris cet été que le réacteur TMSR-LF1 sur le campus de Wuwei est un succès qui sera suivi par un deuxième prototype, 30 fois plus puissant, dont la construction démarrera en 2025.

Ces images, annotées en français, sont issues d’un rapport d’impact environnemental publié par la Chine en juillet 2024 qui préfigure la construction du nouveau réacteur de recherche à Wuwei.

Ce nouveau réacteur de recherche sera accompagné d’un centre de recherche sur les sels combustibles à base de thorium, et d’un générateur de 10MW d’électricité utilisant un cycle de CO2 supercritique. A partir de 2030, la Chine commencera à construire des réacteurs modulaires commerciaux d’une capacité de production électrique de 100 MW ou plus.

Bien évidemment, l’organisation et le financement du projet chinois sont entièrement étatiques.

En Amérique du Nord (sans compter les efforts pionniers des canadiens, rapidement écrasés par la force politique de leur grand voisin), les États-Unis se sont réveillés quelques années après les chinois au potentiel de cette technologie qu’ils ont inventée dans les années 1950. Ils ont adopté une organisation libérale, en encourageant des start-ups avec une rhétorique de plus en plus positive, et des aides d’état ciblées pour faire levier sur le financement privé. C’est ainsi que des entreprises comme TerraPower (Bill Gates), Kairos Power ou Natura Resources avancent avec des prototypes de différents concepts de réacteurs à sels fondus.

Activités dans le développement des réacteurs à sels fondus aux États-Unis

Pour développer et industrialiser une nouvelle technologie d’énergie nucléaire il faut avoir les reins solides. Qui sera le gagnant de cette course ? Quelle idéologie, étatique ou libérale, est la mieux adaptée à faire émerger une technologie de rupture, capable de concurrencer les énergies fossiles avec un équilibre gagnant de valeur, coût et temps ?

En Europe, ce sont des questions qui dérangent. Et surtout en France, où depuis toujours l’énergie nucléaire est une affaire d’état. Quand Emmanuel Macron a annoncé en février 2022 que « le CEA appuiera et accompagnera la montée en puissance des start-ups » il a envoyé dans le secteur nucléaire une onde de choc qui se propage toujours. Une couleuvre que certains trouvent trop grosse à avaler.

L’article publié ce matin dans Le Point est symptomatique de ce malaise. En amont d’un Conseil de Politique Nucléaire le 10 décembre 2024 qui doit prendre position sur les technologies (et donc les entreprises) qui seront soutenues, un « conseiller du pouvoir » déclare, comme le dernier cri d’un géant mourant, que « seul l’État peut assumer une recherche sur le long terme dans ce secteur stratégique ».

Il est temps d’arrêter définitivement ce questionnement idéologique en France. Les humains et la nature ont besoin de nouvelles technologies nucléaires plus performantes, et la famille des réacteurs à sels fondus se démarque des autres par son potentiel.

La course sera gagnée par celui qui soutient l’ambition et la vraie innovation. La production d’énergie décarbonée de demain peut être française. Ou elle peut adhérer à une idéologie chinoise. Ou américaine.

Le conseiller du pouvoir a raison quand il dit que « Le président va devoir prendre une décision ».

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 !

Combien coûteront les centrales nucléaires avancées ?

L’Energy Innovation Reform Project (EIRP), une organisation américaine à but non lucrative, a publié le 25 juillet 2017 un rapport préparé par l’Energy Options Network (EON) qui donne une première réponse à cette question épineuse.Rapport EON

Vous trouverez ici une traduction française de la synthèse de ce rapport.

Un modèle économique dérivé de celui développé par le Forum International Génération IV a été utilisé pour comparer les technologies de 8 entreprises :

EON participants

 

…en termes de leurs coûts de capital, coûts d’exploitation et coûts moyens actualisés de production d’électricité :

Tableau 2.jpg

Figure 1. Coûts de capital pour toutes les entreprises participantes

Figure 1

Figure 2. Coûts d’exploitation pour toutes les entreprises participantes

Figure 2

Figure 3. Coût moyen actualisé d’électricité pour toutes les entreprises participantes

Figure 3

Voici quelques phrases particulièrement intéressantes, extraites du rapport :

« les estimations de coûts de certaines entreprises de réacteurs avancées – si elles sont précises – suggèrent que ces technologies pourraient révolutionner la façon dont nous pensons au coût, à la disponibilité et aux conséquences environnementales de la production d’énergie »

« les entreprises de nucléaire avancé projettent des cibles de coûts qui, si elles sont atteintes, seraient près de la moitié du coût des centrales nucléaires conventionnelles »

« Ce constat a d’importantes implications stratégiques pour l’industrie et le pays. »

« Aux États-Unis, ces technologies pourraient être la solution définitive pour les problèmes économiques de l’énergie nucléaire sur les marchés de libre concurrence. À ces niveaux de coûts, le nucléaire serait effectivement compétitif avec toute autre option pour la production d’électricité. Au même temps, cela pourrait permettre une expansion significative de l’empreinte nucléaire dans les régions du monde qui ont le plus besoin d’énergie propre, et dont les moyens manquent pour la payer aux prix élevés. »

« Les stratégies communes de réduction des coûts comprennent les éléments suivants :

  • Des conceptions de centrales simplifiées et standardisées
  • Intégration de fabrication à l’usine et au chantier naval
  • Modularisation
  • Réduction de besoins en matériaux
  • Réduction de périmètre pour les entreprises d’ingénierie, d’approvisionnement et de construction
  • Temps de construction plus court
  • Densité de puissance augmentée
  • Efficacité augmentée »

« Naturellement, il y a des limites intrinsèques à un exercice de calcul des coûts pour de tels concepts à des stades précoces, et il existe plusieurs raisons pour lesquelles les coûts finaux pourraient s’écarter de ces estimations rapportées. Ces estimations ne devraient pas être considérées comme définitives; Plutôt, ils reflètent au mieux les estimations actuelles. « 

« La compréhension du potentiel économique de cette industrie sera importante tant pour les investisseurs que pour les décideurs. »

« il est important de réfuter les idées fausses sur les coûts »

Des millions de dollars pour la fission liquide

Bill Gates ne perd pas son temps. Le 30 novembre 2015 il a lancé à la conference COP21 à Paris la Breakthrough Energy Coalition, un groupe de 28 milliardaires qui se sont réunis pour investir dans l’énergie propre.

Membres BEC 2

Et le même jour il était aux côtés de 20 chefs d’état pour lancer Mission Innovation. Ces 20 pays vont doubler leurs budgets de recherche dans les énergies propres d’ici 5 ans.

Mission Innovation

Avec cette nouvelle organisation, quelle technologie d’énergie propre révolutionnaire est en première ligne en Amérique du Nord pour recevoir des fonds privés et publics?

Le Réacteur à Sels Fondus.

Terrapower, l’entreprise start-up soutenue par Bill Gates, a jusqu’alors été focalisée sur le développement d’un Réacteur à onde progressive, avec refroidissement au sodium. Sur leur site internet il est indiqué que « TerraPower prévoit que le réacteur à ondes progressives (TWR) puisse être compétitif en coût avec les réacteurs à eau légère existants« . Mais Gates sait très bien que ce n’est pas suffisant. Pour faire une vraie rupture, une nouvelle technologie nucléaire doit être moins chère que le charbon.

L’atteinte de cette cible serait possible avec un réacteur à sels fondus parce que le profil de sécurité unique offert par un combustible liquide à base de sels chimiquement stables réduit considérablement les hasards associés à l’opération d’un réacteur nucléaire.

L’annonce a été faite le 15 janvier 2016 par le Département de l’Énergie des États-Unis d’une subvention allant jusqu’à 40 millions de dollars, avec une somme initiale de 6 millions de dollars, pour développer le Réacteur Rapide à Chlorures Fondus (Molten Chloride Fast Reactor, MCFR). Terrapower développe ce réacteur avec Southern Company, un des plus grands producteurs d’électricité des États-Unis, et avec la collaboration du Electric Power Research Institute, de l’Université Vanderbilt, et du Laboratoire national d’Oak Ridge.

Partenaires MCFR.jpg

Mais Bill n’est pas le seul à s’intéresser aux réacteurs à sels fondus outre-atlantique.

Le 8 janvier 2016 la société canadienne Terrestrial Energy a annoncé avoir terminé un tour de financement, pour 10 millions de dollars canadiens. A rajouter à leur premier tour de capital d’amorçage qui a levé environ 1 million de dollars canadiens. Un troisième tour est prévu pour 2016. Terrestrial Energy vient de passer un jalon majeur dans le développement de leur Réacteur Intégral à Sels Fondus, avec l’annonce le 25 février 2016 de leur engagement dans le processus de validation de leur technologie avec la Commission canadienne de sûreté nucléaire. Ils ont publié le 1 mars 2016 une série d’images pour mieux visualiser l’architecture de la technologie :

IMSR

Et comme Terrapower, Terrestrial Energy a réussi à obtenir un soutien gouvernemental. Le 4 mars 2016, le gouvernement canadien a annoncé une subvention de 5,7 millions de dollars canadiens. Terrestrial Energy a rajouté à cette annonce qu’ils vont fabriquer d’ici septembre 2018 un prototype non-nucléaire de leur réacteur, chauffé électriquement, pour effectuer des essais de validation.

Dans un entretien avec le site internet Nuclear Energy Insider publié le 7 mars 2016, leur directeur général Simon Irish a dit : « La baisse des coûts associée à ce système signifie que le coût moyen actualisé est estimé à $40-$50 / MWh, sur la base d’un réacteur d’une capacité de 300 MWe. »

Et à Boston, l’entreprise Transatomic Power a levé 6,3 millions de dollars de différents investisseurs privés, y compris le Founders fund de Peter Thiel, le financier de PayPal et Facebook. Transatomic développe un réacteur à sels fondus qui serait capable de transformer les déchets issus des réacteurs à eau pressurisée actuels en énergie, et ainsi offrir une solution à la question de la gestion de ces déchets.

TAP

Ca commence à faire beaucoup de dollars !

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Avec ce niveau d’intérêt, on peut se demander combien de temps encore la France peut continuer à ignorer les avantages de la fission liquide.

Le réveil de la Force aux États-Unis ?

Le monde de l’énergie nucléaire civile a toujours regardé vers les États-Unis, premier innovateur dans ce domaine, et la filière française des réacteurs à eau pressurisée en exploitation aujourd’hui est issue d’une technologie américaine.

Avec la généralisation mondiale de ce type de machine pour l’extraction de l’energie de la fission de l’uranium, il semblait que l’innovation dans l’énergie nucléaire avait stagné, freinée notamment par la Commission de réglementation nucléaire des États-Unis (NRC) qui est actuellement incapable de fournir une licence pour une technologie autre qu’un réacteur à eau légère.

Mais depuis plusieurs années il y a un regain d’intérêt outre-atlantique pour le potentiel offert par l’énergie nucléaire de production d’énormes quantités d’énergie sans émissions de CO2. Un rapport du cabinet third way a recensé 50 jeunes entreprises « start-up » qui travaillent sur des concepts prometteurs et variés.

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Et il semblerait que l’administration américaine commence à reconnaître ce potentiel.

WhiteHouse

Le 6 novembre 2015, un premier sommet sur l’énergie nucléaire a eu lieu à la maison blanche, qui a annoncé des mesures pour garantir que l’énergie nucléaire reste une composante vibrante de la stratégie des États-Unis sur l’énergie propre :

GAIN

  • Etablissement d’un contact unique au Laboratoire national de l’Idaho pour accéder à l’expertise des différents services de la DOE
  • Publication d’une base de données avec un catalogue de l’infrastructure existante liée à l’énergie nucléaire
  • $2million sous la forme de bons pour les jeunes entreprises pour l’utilisation des services de la DOE
  • Aide pour la navigation du système régulatoire, avec la NRC.
  • Deuxième série d’ateliers au printemps 2016 sur les réacteurs « non-eau légère »
  • Extension du programme de garanties de prêts de $12,5 milliards, aux activités d’attribution de licence

Le sommet, dont les nouvelles ont été relayées par les sites de la SFEN et du MIT Tech Review, a regroupé des acteurs de l’industrie existante et ceux des nouvelles entreprises, comme Leslie Dewan de Transatomic Power qui a parlé du potentiel des réacteurs à sels fondus pour transformer les déchets nucléaires en électricité :

Le cabinet third way a également annoncé l’organisation le 27 janvier 2016 d’un sommet et vitrine sur le nucléaire avancé à Washington.

Avec l’arrivée de la conférence COP21 à Paris, on commence à entendre de plus en plus d’appels pour soutenir l’innovation dans l’énergie nucléaire. Vendredi, Peter Thiel, le financier derrière Facebook et PayPal, a publié dans le New York Times un article avec le titre « Nous avons besoin d’une nouvelle ère atomique ».

Peter Thiel

Peter Thiel a financé Facebook, PayPal, et maintenant Transatomic Power

Demain au Bourget, Bill Gates annoncera la création d’un fonds d’investissement de plusieurs milliards de dollars pour les energies propres.

Bill Gates

Il faut espérer qu’une bonne partie de cet argent sera dédiée au développement et à la commercialisation des réacteurs à sels fondus. Dans la lutte contre le réchauffement climatique, ce serait un veritable réveil de la Force.

Les Etats-Unis et la Chine s’associent pour étudier les réacteurs à sels fondus au thorium

Le département de l’énergie des Etats-Unis (DOE) s’est associé avec l’académie des sciences de la Chine (CAS), pour établir un mémorandum d’accord CAS et DOE sur la coopération dans l’énergie nucléaire, selon un article smartplanet de Mark Halper.

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Les noms, les visages et la structure de la collaboration nucléaire entre le département de l’énergie des Etats-Unis et l’académie des sciences de la Chine

 

Il s’agit en particulier de travailler sur les réacteurs à sels fondus au thorium, ce qui laisse suggérer que les Etats-Unis reconnaissent un rôle potentiel pour le thorium en tant que source d’énergie du futur.