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    Le nucléaire civil pour le village: intérêt global grandissant pour les petits et moyens réacteurs nucléaires

    December 5th, 2010

    L’Agence Internationale de l’Energie Atomique (AIEA), le «Department Of Energie» (DOE) des USA et d’autres institutions spécialisées dans le domaine de l’énergie signalent à travers plusieurs études de l’intérêt grandissant dans le monde pour les petits et moyens réacteurs «modulaires».

    Le terme «modulaire dans ce contexte se réfère à un seul réacteur qui peut être ajouté à d’autres réacteurs du même type de construction pour former une plus grande installation nucléaire, en cas de besoins. Ces réacteurs sont appelés «Small and Medium Sized Reactors» (SMR) dans ce texte. Leurs  puissances électriques sont de quelques dizaines de kW (petits réacteurs: puissances électriques < 300 MW) à 700 MW (moyens réacteurs: puissances électriques entre 300 MW et 700 MW).

    Arguments qui encouragent la recherche et le développement intensifs sur les «Small and Medium Sized Reactors» (SMR)

    • l’augmentation démographique et la croissance économique (la demande énergétique mondiale augmentera de 50 % dans les prochaines 35 années) des pays en voie de développement (PVD). Ces pays ont souvent des infrastructures techniques insuffisantes et des petits réseaux électriques. Les réacteurs adaptables aux concepts des SMRs peuvent être un bon choix pour satisfaire à forte demande d’énergie électrique dans ces pays
    •  les PVDs ont des capacités limitées d’investissements. Dans cette situation les SMRs seront peut-être la seule option abordable pour ces pays d’accéder à l’énergie nucléaire
    •  la dérégulation du marché de l’électricité dans les pays développés crée l’opportunité de flexibilité dans la production d’électricité et dans l’application des procédés industrielles qu’offrent les SMRs. En particulier, la construction modulaire des SMRs permet l’augmentation incrémentielle de capacité, qui favorise la redistribution appropriée des investissements dans une durée raisonnable et de reduire les risques financiers associés
    • la problèmatique des émissions des gaz à effet de serre qui provoquent le réchauffement climatique
    • les SMRs sont particulièrement intéressants aussi bien à court-terme pour, par exemple, la désalinisation des mers  et à long-terme pour des applications non-électriques comme la production d’hydrogène, la liquéfaction du charbon et la production thermique
    • les nouvelles technologies ne peuvent pas être utilisées à de larges échelles tout d’un coup. Apprendre à partir de petits prototypes d’installations est nécessaire pour arriver à de large utilisation de ces réacteurs

    Design

    Les SMRs sont des petites et compactes constructions, préfabriquées, qui sont transportées par camion ou par voies ferrées sur le site nucléaire. Ces réacteurs sont donc essentiellement conçus comme des équipements «Plug and Play» en arrivant sur le site final d’installation.

    En comparaison avec les grands réacteurs (puissance électrique supérieure à 700 MW, les SMR:

    • permettent des économies
    • sont plus simples dans leur construction. Ces réacteurs peuvent être construits dans une durée plus courte
    • peuvent être produits en masse dans les usines
    • offrent plus de flexibilité en termes de financement, d’envergure des travaux d’installation sur le site, de dimensionnement et d’usage final
    • peuvent être installés en sous-terrain

    Autres caractéristiques particulières des SMR

    Les investissements sont moins élevés pour raison des capitaux à coûts bas. La fabrication en usine et la modularité des composantes peuvent réduire les coûts de construction. D’autres modules peuvent être ajoutés dans le cas de demande forte d’énergie électrique.

    Les SMR peuvent produire de l’énergie dans les endroits où les grands réacteurs ne sont pas utilisables ou bien l’infrastructure de support manquent pour les grandes unités nucléaires. Cette caractéristique importante peut contribuer à:

    •  générer des petits marchés d’électricité (production massive des SMR)
    • approvisionner des localités reculées, comme les villes et villages, en énergie électrique
    • créer de petits réseaux électriques stables
    • réduire la quantité d’eau pour le refroidissement du réacteur
    • réduire la superficie du site nucléaire
    • favoriser des applications industrielles «simples»
    • utiliser les systèmes passifs de sûreté (aucune nécessité d’activation mécanique ou électrique des systèmes de suretés).

    Les SMR, comme centrales électriques émettant peu de gaz à effet de serre, peuvent se substituer aux centrales électriques à charbon vieillissantes ou servir comme compléments aux procédés industriels existants.

    Certains types de construction de réacteurs permettent de produire de la chaleur de très haute température, qui peut être utilisée pour produire l’énergie électrique ou servir à d’autres applications industrielles.

    Les SMR ont des potentialités de non-prolifération des déchets nucléaires. Certains types de «design» seront opérationnels pendant des décennies sans remplacement de combustible. Ces SMR seront fabriqués et chargés en combustibles dans l’usine de fabrication, colmatés et transportés sur le site de production d’électricité ou de chaleur. Ces réacteurs retourneront dans l’usine pour déchargement du combustible à la fin de leur durée de vie de service. Cette approche minimise les coûts de transport et facilite la gestion des déchets nucléaires.

    Les SMR constitueront un marché important pour les fabricants de cette technologie dans l’avenir. Il est estimé que d’ici 2050 quelques centaines à des milliers d’unités de SMR (notamment des Small Secure Transportable Autonomous reactor, SSTAR) seront opérationnelles pour satisfaire la demande d’électricité dans le monde.

    Remarque: Le «Small Secure Transportable Autonomous reactor (SSTAR) est un réateur refroidi à plomb ou à plomb-bismuth eutectique avec une puissance électrique variant entre 10 kW à 100 MW. L’actuel design référentiel est de 20 MWe. Ce réacteur utilise un système de conversion de puissance à CO2 supercritique. Ce concept est le dernier des séries de concepts d’études conduites par l’équipe des U.S laboratories (Argonne, Livermore, Los Alamos and Idaho) et de l’University of California, Berkeley. Plusieurs concepts de petits réacteurs refroidis à métaux liquides lourds ont été développé par les membres de cette équipe sous la conduite de «Nuclear Energy Research Initiative (NERI)».

    Overnight costs du kWe des SMR

    Les «overnight costs» du kWe des réacteurs  SMR se situent environ à $US 2800, tout type confondu, (AIEA, 2010). Pour comparaison de ces «overnight costs» avec les grands réacteurs (puissances électriques supérieures à 700 kW) voir  ici.
    Les coûts de production du MWh se situent environ entre $US 48 et $US 85.

    Remarque: les  «overnight costs» excluent les intérêts, les financements des capitaux et l’escalade des coûts d’investissements causés par l’inflation pendant la phase de construction, comme si la centrale avait été construite pendant une nuit. Les coûts d’escalade prennent en compte l’augmentation des prix pendant la phase de construction de la centrale. Ces coûts ne doivent pas être confondus avec les coûts imprévus.

    SMR, état des lieux en 2010

     

     

     

     

     

     

     

     SMR en état de développement avancé

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    Schéma du SSTAR

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Remarque

    L’Agence Internationale de l’Energie Atomique (AIEA) est l’agence spécialisée des Nations Unies dans le nucléaire. Dans cette fonction l’AIEA est le centre mondial de coopération en nucléaire.
    Le rôle de cette agence est donc de coordoner tous les efforts et activités de ses pays membres pour faciliter le développement et la recherche dans le domaine du nucléaire, y compris le domaine des SMR, en choisissant une approche systématique d’identification et de renforcement d’éléments techniques essentiels qui permettent aux technologies d’atteindre la compétitivité et la performance fiable des réacteurs et d’adresser les questions générales d’infrastructure qui peuvent faciliter leur déploiement. L’Agence travaille avec ses membres et multiples partenaires à travers le monde pour faire la promotion des technologies nucléaires sûres, sécurisées et pacifiques.