211service.com
Une énergie nucléaire plus sûre, à moitié prix
Puissance transatomique , une entreprise dérivée du MIT, développe un réacteur nucléaire qui, selon ses estimations, réduira de moitié le coût global d'une centrale nucléaire. Il s'agit d'un réacteur à sel fondu mis à jour, un type très résistant aux fusions. Des réacteurs à sel fondu ont été démontrés dans les années 1960 à Oak Ridge National Lab, où un réacteur d'essai a fonctionné pendant six ans, mais la technologie n'a pas été utilisée commercialement.
La nouvelle conception du réacteur, qui n'existe jusqu'à présent que sur papier, produit 20 fois plus d'énergie pour sa taille que la technologie d'Oak Ridge. Cela signifie que des réacteurs relativement petits, mais puissants, pourraient être construits à moindre coût dans les usines et expédiés par chemin de fer au lieu d'être construits sur place comme les réacteurs conventionnels. Transatomic a également modifié la conception originale du sel fondu pour lui permettre de fonctionner avec des déchets nucléaires.
Les coûts élevés, ainsi que les préoccupations concernant la sécurité et l'élimination des déchets, ont largement bloqué la construction de nouvelles centrales nucléaires aux États-Unis et ailleurs (bien que la construction se poursuive dans certains pays, dont la Chine). Le Japon et l'Allemagne ont même fermé des centrales existantes après l'accident de Fukushima il y a deux ans (voir Japan’s Economic Troubles Spur a Return to Nuclear and Small Nukes Get Boost ). Plusieurs entreprises tentent de résoudre le problème des coûts en développant de petits réacteurs modulaires pouvant être construits dans des usines. Mais ceux-ci se limitent généralement à produire 200 mégawatts de puissance, alors que les réacteurs conventionnels produisent plus de 1 000 mégawatts.
Transatomic dit qu'il peut diviser la différence, en construisant une centrale électrique de 500 mégawatts qui permet de réaliser certaines des économies de coûts associées aux conceptions de réacteurs plus petits. Il estime qu'il peut construire une centrale basée sur un tel réacteur pour 1,7 milliard de dollars, soit environ la moitié du coût par mégawatt des centrales actuelles. La société a levé 1 million de dollars en financement de démarrage, dont certains de Ray Rothrock, partenaire de la société de capital-risque Venrock. Bien que ses cofondateurs, Mark Massie et Leslie Dewan, soient toujours candidats au doctorat au MIT, la conception a attiré des conseillers de premier plan, dont Regis Matzie, l'ancien CTO du principal fournisseur de centrales nucléaires Westinghouse Electric, et Richard Lester , le chef du département d'ingénierie nucléaire du MIT.
Le nouveau réacteur devrait permettre d'économiser de l'argent non seulement parce qu'il peut être construit dans une usine plutôt que sur site, mais aussi parce qu'il ajoute des dispositifs de sécurité, qui pourraient réduire la quantité d'acier et de béton nécessaire pour se prémunir contre les accidents, et parce qu'il fonctionne à la pression atmosphérique plutôt que les hautes pressions requises dans les réacteurs conventionnels.
Une centrale nucléaire conventionnelle est refroidie par de l'eau, qui bout à une température bien inférieure aux 2 000 °C au cœur d'une pastille de combustible. Même après l'arrêt du réacteur, il doit être refroidi en permanence par pompage d'eau. L'incapacité à le faire est ce qui a causé les problèmes à Fukushima : explosions d'hydrogène, libération de radiations et finalement fusion.
L'utilisation de sel fondu comme liquide de refroidissement résout certains de ces problèmes. Le sel, qui est mélangé au carburant, a un point d'ébullition nettement supérieur à la température du carburant. Le réacteur est doté d'un thermostat intégré : s'il commence à chauffer, le sel se dilate, répandant le combustible et ralentissant les réactions. Cela donne au mélange une chance de se refroidir. En cas de panne de courant, un bouchon au fond du réacteur fond et le combustible et le sel s'écoulent dans un réservoir de stockage, où le combustible s'étale suffisamment pour que les réactions s'arrêtent. Le sel se refroidit ensuite et se solidifie, encapsulant les matières radioactives. C'est sûr, dit Dewan, directeur scientifique de l'entreprise. Si vous perdez de l'électricité, même s'il n'y a pas d'opérateurs sur place pour tirer les leviers, il s'arrêtera en roue libre.
La nouvelle conception améliore le réacteur à sel fondu d'origine en modifiant la géométrie interne et en utilisant différents matériaux. Transatomic garde pour lui de nombreux détails de conception, mais l'un des changements consiste à éliminer le graphite qui constituait 90 % du volume du réacteur d'Oak Ridge. L'entreprise a également modifié les conditions dans le réacteur pour produire des neutrons plus rapides, ce qui permet de brûler la plupart des matières qui sont habituellement rejetées comme déchets. Un réacteur conventionnel produit environ 20 tonnes de déchets de haute activité par an, et ces matériaux doivent être stockés pendant 100 000 ans. Le réacteur Transatomic de 500 mégawatts ne produira que quatre kilogrammes de ces déchets par an, auxquels s'ajouteront 250 kilogrammes de déchets qui devront être stockés pendant quelques centaines d'années.
La mise sur le marché du nouveau réacteur sera un défi. Bien que l'idée de base d'un réacteur à sels fondus ait été démontrée, le processus de certification de la Nuclear Regulatory Commission est mis en place autour des réacteurs à eau légère. L'entreprise aura besoin de la NRC pour établir de nouvelles réglementations, d'autant plus que la commission doit approuver l'idée d'utiliser moins d'acier et de béton si les caractéristiques de sécurité de la conception doivent conduire à de réelles économies.
Le porte-parole du CNRC, Scott Burnell, a déclaré que la commission était au courant du concept de Transatomic mais que les conceptions n'avaient pas encore été soumises pour examen. Il dit qu'au cours des prochaines années, la NRC se concentrera sur la certification de conceptions plus conventionnelles pour les petits réacteurs modulaires. Il dit que le processus de certification pour Transatomic prendra au moins cinq ans une fois que la société aura soumis une conception détaillée, avec un examen supplémentaire nécessaire spécifiquement pour les problèmes liés à la gestion du carburant et des déchets.
Une conception technique détaillée elle-même peut prendre des années. La prochaine étape de l'entreprise consiste à lever 5 millions de dollars pour mener cinq expériences afin de valider la conception de base. Russ Wilcox, PDG de Transatomic et ancien PDG d'E Ink, estime qu'il faudra huit ans pour construire un prototype de réacteur, pour un coût de 200 millions de dollars. Il dit que c'est moins de temps qu'il n'en a fallu aux investisseurs pour obtenir un retour sur E Ink, qui a été acquis pour 450 millions de dollars 13 ans après les premiers investissements dans l'entreprise.
Même si cela peut prendre plus d'une décennie pour que les investisseurs obtiennent un retour, le financement par capital-risque n'est pas hors de question, dit Ray Rothrock. Mais il dit que l'entreprise sera confrontée à de nombreux défis. La technologie ne me dérange pas du tout, dit-il. J'ai confiance dans les gens. Je souhaite que quelqu'un construise cette chose, parce que je pense que cela fonctionnerait. Ce sont tous les autres facteurs qui le rendent intimidant.
Le plus grand défi de l'entreprise pourrait venir de la Chine, qui investit 350 millions de dollars sur cinq ans pour développer ses propres réacteurs à sel fondu. Il prévoit de construire un réacteur d'essai de deux mégawatts d'ici 2020.