Les nouveaux réacteurs nucléaires plus sûrs qui pourraient aider à stopper le changement climatique

Julien Berman

BP n'est peut-être pas la première source d'information sur l'environnement, mais sa revue annuelle de l'énergie est très appréciée des observateurs du climat. Et son message de 2018 était clair : malgré l'angoisse suscitée par le réchauffement climatique, le charbon était responsable de 38 % de l'électricité mondiale en 2017, soit exactement le même niveau que lors de la signature du premier traité mondial sur le climat il y a 20 ans. Pire encore, les émissions de gaz à effet de serre ont augmenté de 2,7 % l'an dernier, la plus forte augmentation en sept ans.

Une telle stagnation a conduit de nombreux décideurs politiques et groupes environnementaux à conclure que nous avons besoin de plus d'énergie nucléaire. Même les chercheurs des Nations Unies, peu enthousiastes dans le passé, affirment désormais que tout plan visant à maintenir l'augmentation de la température de la planète en dessous de 1,5 °C reposera sur un bond substantiel de l'énergie nucléaire.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de mars 2019

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Mais nous allons dans l'autre sens. L'Allemagne prévoit de fermer toutes ses centrales nucléaires d'ici 2022 ; L'Italie a voté par référendum pour bloquer tout futur projet en 2011. Et même si le nucléaire bénéficiait d'un large soutien public (ce qui n'est pas le cas), il coûte cher : plusieurs centrales nucléaires aux États-Unis ont récemment fermé parce qu'elles ne peuvent pas concurrencer le gaz de schiste bon marché. .

Si la situation actuelle se poursuit, davantage de centrales nucléaires fermeront probablement et seront remplacées principalement par du gaz naturel, ce qui entraînera une augmentation des émissions, a déclaré l'Union of Concerned Scientists - historiquement sceptique du nucléaire - en 2018. Si toutes ces centrales fermaient, selon les estimations, les émissions de carbone augmenteraient de 6 %.

À ce stade, le débat critique n'est pas de savoir s'il faut soutenir les systèmes existants, déclare Edwin Lyman, directeur par intérim du projet de sûreté nucléaire de l'UCS. Une question plus pratique est de savoir s'il est réaliste que de nouvelles centrales nucléaires puissent être déployées au cours des prochaines décennies au rythme nécessaire.

Au début de 2018, il y avait 75 projets de fission avancés distincts essayant de répondre à cette question uniquement en Amérique du Nord, selon le groupe de réflexion Third Way. Ces projets emploient le même type de réaction utilisé dans les réacteurs nucléaires conventionnels qui ont été utilisés pendant des décennies - la fission ou la division des atomes.

L'une des technologies phares est le petit réacteur modulaire, ou SMR : une version allégée des systèmes à fission conventionnels qui promet d'être moins chère et plus sûre. NuScale Power, basée à Portland, Oregon, a une conception de 60 mégawatts qui est sur le point d'être déployée. (Une centrale à fission conventionnelle typique à coût élevé pourrait produire environ 1 000 MW d'électricité.)

NuScale a un accord pour installer 12 petits réacteurs pour fournir de l'énergie à une coalition de 46 services publics dans l'ouest des États-Unis, mais le projet ne peut aller de l'avant que si les membres du groupe acceptent de le financer d'ici la fin de cette année. L'histoire suggère que ce ne sera pas facile. En 2011, Generation mPower, un autre développeur de SMR, avait conclu un accord pour construire jusqu'à six réacteurs similaires à ceux de NuScale. Il avait le soutien des propriétaires d'entreprise Babcock & Wilcox, l'un des plus grands constructeurs d'énergie au monde, mais le pacte a été suspendu après moins de trois ans car aucun nouveau client n'avait émergé. Aucune commande signifiait que les prix ne baisseraient pas, ce qui rendait l'accord insoutenable.

Alors que l'approche de NuScale prend les réacteurs nucléaires traditionnels refroidis à l'eau légère et les réduit, les systèmes dits de génération IV utilisent des caloporteurs alternatifs. La Chine construit un réacteur refroidi au sodium à grande échelle dans la province du Fujian qui devrait entrer en service d'ici 2023, et TerraPower, basé à Washington, a développé un système refroidi au sodium qui peut être alimenté avec du combustible usé, de l'uranium appauvri ou de l'uranium tout droit sorti de le sol. TerraPower - Bill Gates est un investisseur - a conclu un accord avec Pékin pour construire une usine de démonstration d'ici 2022, mais les restrictions de l'administration Trump sur le commerce chinois rendent son avenir incertain.

Une autre variante de génération IV, le réacteur à sels fondus, est plus sûre que les conceptions précédentes car elle peut se refroidir même si le système perd complètement de la puissance. La société canadienne Terrestrial Energy prévoit de construire une centrale de 190 MW en Ontario, avec ses premiers réacteurs produisant de l'électricité avant 2030 à un coût qui, selon elle, peut concurrencer le gaz naturel.

Un réacteur de génération IV pourrait bientôt entrer en service. Les réacteurs refroidis à l'hélium et à très haute température peuvent fonctionner jusqu'à 1 000 °C, et la société publique China National Nuclear Corporation dispose d'un prototype de 210 MW dans la province orientale du Shandong qui devrait être connecté au réseau cette année.

Trois raisons de renouveler l'espoir pour le nucléaire

	Petits réacteurs modulaires	Fission avancée	La fusion
	Les SMR sont une version allégée des réacteurs à fission conventionnels. Bien qu'ils produisent beaucoup moins d'énergie, leur petite taille et l'utilisation de composants prêts à l'emploi permettent de réduire les coûts.	Ces réacteurs sont conçus pour être plus sûrs que les réacteurs traditionnels refroidis à l'eau, en utilisant à la place des réfrigérants tels que du sodium liquide ou des sels fondus. Le plus avancé est le réacteur à lit de galets, refroidi par un gaz tel que l'hélium ; La Chine est prête à connecter le premier réacteur de ce type au réseau cette année.	Les progrès techniques sont encore lents après des décennies d'investissement, mais les entreprises de fusion se concentrent sur la manière de contenir le plasma nécessaire pour reproduire les conditions thermonucléaires du soleil. Les techniques comprennent le confinement magnétique, qui piège le plasma en continu à basse pression ; confinement inertiel, utilisant des lasers et un plasma pulsé pendant des nanosecondes à la fois ; et la fusion de cible magnétisée, qui combine les deux avec des impulsions de plasma contrôlées par des aimants.
Entreprises	Puissance NuScale	China National Nuclear Corporation, TerraPower, Énergie terrestre	ITER, TAE Technologies, General Fusion, Commonwealth Fusion Systems
Puissance de sortie	50-200 mégawatts	190-600 mégawatts	100-500 mégawatts
Durée de vie prévue	60 ans	40-60 ans	35 ans
Coût	Prototype de 100 millions de dollars, 2 milliards de dollars pour développer	Lits de galets : 400 millions de dollars à 1,2 milliard de dollars Sel fondu et refroidi au sodium : prototype d'un milliard de dollars	ITER : actuellement 22 milliards de dollars Le coût d'une version commerciale est inconnu
Disponible	2026	Lit de galets en 2019; refroidi au sodium 2025 ; sel fondu 2030	Au plus tôt 2035

Pour beaucoup, cependant, le grand espoir énergétique reste la fusion nucléaire. Les réacteurs à fusion imitent le processus nucléaire à l'intérieur du soleil, brisant des atomes plus légers pour les transformer en plus lourds et libérant de grandes quantités d'énergie en cours de route. Au soleil, ce processus est alimenté par la gravité. Sur Terre, les ingénieurs visent à reproduire les conditions de fusion avec des températures incroyablement élevées - de l'ordre de 150 millions de °C - mais ils ont du mal à confiner le plasma nécessaire à la fusion des atomes.

Une solution est en cours de construction par ITER, anciennement connu sous le nom de réacteur thermonucléaire expérimental international, en construction depuis 2010 à Cadarache, en France. Son système de confinement magnétique bénéficie d'un soutien mondial, mais les coûts ont explosé à 22 milliards de dollars en raison de retards et de querelles politiques. Les premières expérimentations, initialement prévues en 2018, ont été repoussées à 2025.

Le General Fusion de Vancouver utilise une combinaison de pression physique et de champs magnétiques pour créer des impulsions de plasma qui durent des millionièmes de seconde. Il s'agit d'une approche moins compliquée que celle d'ITER, ce qui la rend beaucoup moins chère, mais des défis techniques subsistent, notamment la fabrication de composants en titane capables de gérer la charge de travail. Pourtant, General Fusion s'attend à ce que ses réacteurs soient déployables dans 10 à 15 ans.

La société californienne TAE Technologies, quant à elle, a passé 20 ans à développer un réacteur à fusion qui convertit directement l'énergie en électricité. La société, qui a reçu 500 millions de dollars d'investisseurs, a prédit en janvier qu'elle serait commerciale d'ici cinq ans.

De nombreux électeurs ne croient tout simplement pas aux promesses des entreprises selon lesquelles les nouvelles technologies peuvent éviter les vieilles erreurs.

Alors, est-ce que l'une de ces technologies réussira? La fission avancée réduit les déchets nucléaires - même en les utilisant comme combustible - et réduit considérablement le risque de tragédies comme Fukushima ou Tchernobyl. Pourtant, aucun réacteur de ce type n'a été autorisé ou déployé en dehors de la Chine ou de la Russie. De nombreux électeurs ne croient tout simplement pas les entreprises lorsqu'elles promettent que les nouvelles technologies peuvent éviter les vieilles erreurs.

Il n'y a pas que la politique, cependant : le coût est aussi un facteur. La fission avancée promet de réduire les coûts initiaux ridiculement élevés de l'énergie nucléaire en créant des réacteurs qui peuvent être construits en usine plutôt que sur mesure. Cela ferait chuter les prix, tout comme ils l'ont fait pour l'éolien et le solaire. Mais les entreprises privées ont rarement réussi à mener à bien ces projets : les plus grandes avancées sont venues de programmes hautement centralisés, pilotés par l'État, capables d'absorber plus facilement les risques.

Le PDG de General Fusion, Chris Mowry, affirme que la fission se heurte simplement à trop d'obstacles pour réussir. Il a de l'expérience : il a été l'un des fondateurs de mPower, la société SMR qui a été mise sous cocon en 2014. Les réacteurs à fusion sont peut-être plus difficiles à construire, suggère-t-il, mais ils sont socialement plus acceptables. C'est pourquoi il y a eu une ruée du capital-risque vers la fusion, dit-il - les investisseurs sont convaincus qu'il y aura une mer d'acheteurs impatients qui attendront celui qui pourra le faire fonctionner en premier.

Mais la fusion a-t-elle vraiment plus de marge de manœuvre ? Il est vrai que les déchets de tritium faiblement radioactifs et à vie courte qu'elle produit ne représentent aucun danger sérieux, et la technologie rend les fusions impossibles. Mais les coûts sont encore élevés et les délais sont encore longs - le réacteur à fusion d'ITER est massivement plus cher que prévu à l'origine et ne fonctionnera pas avant au moins 15 ans. Pendant ce temps, les politiciens verts en Europe veulent déjà la fermeture d'ITER, et de nombreux militants antinucléaires ne font pas la distinction entre la fission et la fusion.

Les experts font peut-être la queue derrière le nucléaire, mais convaincre les électeurs sceptiques, c'est autre chose.

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