Les pays en développement mettent le nucléaire en marche rapide

Les réacteurs rapides, dont les neutrons rapides peuvent décomposer les déchets nucléaires, sont en voie de commercialisation. Ce message a été avancé avec force par la Russie, la Chine et l'Inde.

Voie rapide: Un réacteur d'essai à surgénérateur rapide au complexe nucléaire de Kalpakkam en Inde.

Lors d'une conférence mondiale parrainée par l'Agence internationale de l'énergie atomique la semaine dernière à Paris, la Russie et l'Inde ont décrit de grandes usines de démonstration qui commenceront à fonctionner l'année prochaine et d'autres déploiements qui sont encore en phase de conception. La Chine, quant à elle, a décrit un vaste effort de R&D pour que les réacteurs à neutrons rapides représentent au moins un cinquième de sa capacité nucléaire d'ici 2030.

En décomposant les composants les plus durables et les plus chauds du combustible usé des réacteurs à eau légère, les réacteurs rapides n'auraient besoin que de 2 % de l'espace requis par un réacteur conventionnel pour stocker le combustible usé. Les réacteurs à neutrons rapides réduiraient également la durée de stockage des déchets d'environ 300 000 ans à seulement 300 ans. Vont-ils supprimer le besoin de stockages géologiques ? Non. Mais cela réduira la charge, a déclaré Thierry Dujardin, directeur général adjoint par intérim de l'Agence pour l'énergie nucléaire de l'Organisation de coopération et de développement économiques, basée à Paris.

Malgré cette promesse alléchante, cependant, les dangers inhérents aux réacteurs à neutrons rapides à la pointe de la technologie d'aujourd'hui étaient également importants lors de la conférence de Paris, qui s'est achevée quelques jours avant le deuxième anniversaire de l'accident de Fukushima au Japon, lundi. Lors de la conférence, Dujardin a déclaré que la sécurité du combustible et la prévention des accidents graves doivent être des priorités élevées pour la recherche sur les réacteurs rapides.

Le problème avec la plupart des réacteurs à neutrons rapides en construction ou en développement est le sodium fondu qui refroidit leur cœur. Le sodium fondu est très corrosif et explose au contact de l'eau et de l'oxygène. Le plus dangereux, cependant, est que le réacteur rapide refroidi au sodium, ou SFR, présente ce que les physiciens appellent une réactivité positive. Contrairement aux réacteurs conventionnels, qui connaissent leur réaction en chaîne la plus rapide possible lorsqu'ils fonctionnent à pleine puissance, la réaction en chaîne du SFR est capable d'une accélération supérieure à celle que son équipement est conçu pour gérer. Cela expose ces réacteurs à un risque accru d'emballement de la réaction qui pourrait provoquer une fusion du cœur ou une rupture de son enceinte de confinement en acier.

De nombreuses présentations techniques lors de la réunion de la semaine dernière se sont concentrées sur des matériaux et des conceptions améliorés destinés à protéger les SFR des accidents les plus extrêmes imaginables. Mais les conceptions alternatives de base étaient également bien représentées, et certains pays couvrent leurs paris en testant les alternatives. Une entreprise américaine, Puissance transatomique , a récemment révélé des conceptions pour un nouveau type de réacteur à sel fondu, qui présente des caractéristiques de sécurité différentes d'un réacteur refroidi par du sodium métallique fondu et devrait être compact et bon marché à fabriquer (voir Une énergie nucléaire plus sûre à moitié prix ).

Cette double approche est visible dans le programme de réacteurs à neutrons rapides de Rosatom, la société nucléaire d'État russe. Valery Rachkov, directeur scientifique de l'Institut Leipunski de physique et d'ingénierie énergétique au sein de Rosatom, a déclaré que la Russie avait besoin de réacteurs rapides pour soutenir son programme d'énergie nucléaire. Les réacteurs à eau légère en construction en Russie donneront au pays 10 gigawatts supplémentaires de capacité nucléaire d'ici 2020, soit un bond de 42 %, mais la poursuite de la croissance deviendra difficile à moins que la Russie ne puisse gérer son combustible usé, a déclaré Rachkov.

D'où l'investissement de 2,5 milliards d'euros (3,25 milliards de dollars) de Rosatom destiné non seulement à la technologie des réacteurs rapides, mais également aux installations de recyclage du combustible usé en combustible pour réacteurs rapides. Rosatom exploite son BN-600, un réacteur à neutrons rapides de 600 mégawatts, depuis 1980 à la centrale nucléaire de Beloyarsk. Rosatom prévoit de commencer à exploiter une version améliorée de 880 mégawatts à Beloyarsk l'année prochaine. Ce serait près de la taille de 1 000 mégawatts de certains réacteurs nucléaires commerciaux.

Ivanovitch Zagorulko, spécialiste des réacteurs rapides à l'Institut Leipunski de Rosatom, affirme que le BN-600 n'a connu de graves fuites de sodium qu'au cours de ses quatre premières années d'exploitation. Et il dit qu'un incident de 1987 - au cours duquel des particules de contaminants s'accumulant dans le liquide de refroidissement au sodium ont provoqué une accélération de sa réaction en chaîne - a été résolu grâce à un système de purification amélioré et à un contrôle plus strict du flux d'air pendant la maintenance pour empêcher les contaminants d'entrer. Il ajoute que le BN-800 offre d'autres améliorations de sécurité.

Mais Zagorulko dit qu'il y a encore un grand écart entre la conception du BN-800 et les critères de sécurité internationaux que Rosatom a l'intention de respecter avec un réacteur rapide à échelle commerciale de 1 200 mégawatts, le BN-1200, actuellement en phase de conception. Sergey Shepelev, un représentant d'Afrikantov OKBM, une filiale de Rosatom, a refusé de discuter de l'incident du BN-600 en 1987 lors d'une session ouverte. Interrogé après la session, Shepelev a déclaré qu'il y avait de nombreuses versions de l'incident et qu'on ne savait pas laquelle était la bonne, mais qu'il était certain que le BN-1200 était une conception absolument sûre.

Rosatom développe également un autre réacteur rapide refroidi au plomb fondu. Le liquide de refroidissement au plomb est moins corrosif que le sodium et chimiquement inerte vis-à-vis de l'eau et de l'air. Il n'a jamais été utilisé dans une centrale électrique, mais les réacteurs des sous-marins nucléaires russes ont longtemps été refroidis avec un alliage de plomb. Le plan de Rosatom prévoit qu'une usine de démonstration refroidie au plomb de 300 mégawatts sera opérationnelle à Beloyarsk d'ici 2020.

Certains pays se consacrent davantage à la technologie existante des réacteurs à neutrons rapides. Des chercheurs indiens ont plaidé avec véhémence pour la sécurité des réacteurs refroidis au sodium lors de la réunion de Paris. La centrale de démonstration SFR de 500 mégawatts de l'Inde est presque terminée à Kalpakkam, et la société publique indienne Indian Nuclear Power Corporation a le feu vert pour construire deux autres SFR de 500 mégawatts sur le site.

Les systèmes de sécurité passive redondants sont une réponse, selon Narayanasamy Mahendran, ingénieur chez Indian Nuclear Power. Les boucles de refroidissement de secours, par exemple, utilisent uniquement la convection pour extraire la chaleur du réacteur et la rejeter dans l'air au-dessus du bâtiment réacteur. Leur usine a quatre telles boucles de deux conceptions distinctes. Deux devraient être capables de refroidir un réacteur en cas de panne d'électricité comme celle qui a bouleversé Fukushima. De même, dit-il, les barres de contrôle du cœur sont suspendues par des électro-aimants et peuvent ainsi tomber passivement par gravité pour bloquer instantanément le réacteur lors d'une panne de courant.

Les chercheurs européens, japonais et américains à Paris avaient des avancées de recherche à noter, mais aucun financement pour soutenir de grands projets de démonstration. Aux États-Unis, l'accent est mis sur la recherche de dépôts pour le stockage provisoire et à long terme des déchets. Les États-Unis se concentreront sur le stockage géologique pendant au moins quelques décennies, a déclaré Peter Lyons, secrétaire adjoint américain à l'Énergie pour l'énergie nucléaire.

L'absence de financement au Japon et en Europe est en grande partie due à l'impact corrosif de Fukushima. La France fait cavalier seul sur le seul programme européen de réacteurs rapides bien financé : une conception de 650 millions d'euros appelée Astrid qui intègre des composants audacieux de nouvelle génération. Par exemple, les pompes électromagnétiques à semi-conducteurs déplacent le liquide de refroidissement au sodium. On s'attend à ce qu'elles soient plus efficaces et fiables que les pompes à pièces mobiles.

Cependant, l'avenir d'Astrid dépend d'une révision de la politique énergétique française qui a débuté le mois dernier et qui pourrait pourtant voir le pays se détourner du nucléaire (voir La France abandonnera-t-elle son rôle de centrale nucléaire ?). Pierre Le Coz, responsable du projet au Commissariat à l'énergie atomique, affirme que si la France a commencé à se retirer de l'énergie nucléaire dans cinq ans, lorsque la conception d'Astrid sera mature, ils n'obtiendront probablement pas le feu vert pour construire.

Le programme de réacteurs à neutrons rapides du Japon a autrefois dominé le monde, mais il est maintenant gelé, avec tous les réacteurs nucléaires du Japon sauf deux. Les premiers ministres japonais successifs cherchent à redéfinir la politique énergétique du Japon à la suite de l'accident de Fukushima. Chacun des locuteurs japonais a commencé la semaine dernière ses entretiens par un rappel des plus de 100 000 personnes qui sont toujours déplacées de leurs foyers – dont certaines ne reviendront jamais – et des pêcheries et des grandes forêts qui sont toujours contaminées.

Ils étaient tout aussi conscients de l'impact de l'accident sur les efforts de leurs collègues pour faire avancer l'énergie nucléaire. Comme Shunsuke Kondo, président de la Commission japonaise de l'énergie atomique, l'a dit dans son discours : Le fait que cet accident ait soulevé des inquiétudes dans le monde entier quant à la sécurité de la production d'énergie nucléaire est quelque chose que le Japon prend très au sérieux.

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