La Course aux SMR 

Encore une technique de relaxation par les sons ? Non, les SMR sont des modules nucléaires de petite taille. Les pays nucléarisés sont attirés de pouvoir remplacer leurs installations fossiles anciennes, alimenter des sites isolés. Les pays souhaitant acquérir une industrie nucléaire y voient une accessibilité facilitée pour satisfaire à leurs besoins en électricité hypothétiquement à moindre coût. Les SMR sont-ils le nouvel Eldorado attendu du secteur en quête de renaissance ?

(L’agence Third Way imagine le futur SMR au sein même d’une gare centrale)

Finies les projections futuristes avec voitures volantes et robotisation à outrance, façon ‘Le cinquième élément‘. Notre avenir à moyen terme sera modulaire. Pour répondre à nos besoins électriques de façon réactive, les installations nucléaires de base seront au cœur de nos environnements urbains. Il ne s’agira pas bien sûr d’ériger de tels mastodontes de 1200 à 1600 MW au centre de nos galeries commerciales. Les réacteurs seront miniaturisés et délivreront 300 MW a maxima. La multiplication de ces unités résoudrait les problèmes d’acheminement en même temps qu’elle rendrait l’offre résiliente. Voilà le futur qui nous est promis.

Mise à jour (juillet 2021) : le décret du 29 juin 2021 semble taillé sur mesure pour une telle perspective. Il ne s’agit que d’un petit article. Qui dit ceci : « Art. R. 151-20-1. – Par dérogation à l’article R. 151-20, dans le périmètre d’une opération d’intérêt national destinée à accueillir une installation nucléaire de base telle que définie à l’article L. 593-2 du code de l’environnement, les dispositions qui subordonnent l’ouverture à l’urbanisation des zones “AU” [une zone à urbaniser du PLU, regroupant les secteurs naturels de la commune destinés à être urbanisés, terrains où il est potentiellement possible de construire habitations, commerces, infrastructures divers et publiques, ndlr] à l’existence dans leur périphérie immédiate de voies et réseaux suffisants ne s’appliquent pas aux constructions, travaux, installations et aménagements nécessaires à la mise en œuvre de cette installation. » Autrement dit, partout sur le territoire, sans restriction aucune, cette dérogation pourra permettre d’imposer des installations nucléaires, SMR compris donc, en toute circonstance.

Du rêve au rêve 

 

Les programmes conceptuels font florès depuis quelques années maintenant, sur la base d’idées des années 1950. Les promoteurs voient un avantage de bénéficier d’une puissance limitée, s’en voit faciliter le dessin de l’architecture et la gestion du génie civil spécifique associés à cet équipement sous pression. Leur édification serait tellement rendue standardisée (la fabrication se déroulerait entièrement en usine) qu’une production à la chaîne semi-automatisée est carrément fantasmée. Ne resterait plus qu’à transporter les éléments et les assembler sur place aussi facilement ou presque qu’une armoire Metod de chez Ikea (assemblage envisagé en 3 ans).

Les SMR seraient directement utilisés à un usage, de la production de chaleur au dessalement de l’eau de mer, en passant par l’hydrolyse de l’eau pour obtenir de l’hydrogène, la fourniture de chaleur pour des procédés industriels… Promesse est avancée que la puissance de ces mini-réacteurs serait facile à moduler. Bref, les SMR sont l’idée innovante du secteur nucléaire, celle par laquelle le plus grand nombre de pays vont pouvoir acquérir une technologie efficiente et très faible émettrice de CO2, avec un risque largement amoindri.

Les SMR seront alors une aubaine pour les primo-accédants, leur prix catalogue étant d’environ 1 milliard d’euros. Les pays nucléarisés y verront une occasion de se séparer d’anciennes installations à charbon ou à gaz, de se doter de réacteurs en des lieux isolés (sans connexion au réseau, sans accès à une source en eau froide).

Pour l’instant, les premiers SMR ne seraient que de petits réacteurs à eau pressurisée, filière éprouvée pour la production d’électricité. Mais il est déjà auguré d’utiliser d’autres techniques forcément plus prometteuses (caloporteurs métalliques, combustibles refroidis au sodium, au plomb et au bismuth, au gaz, mini-réacteurs à sels fondus ou à boulets…).

En Amérique du Nord, plus de 75 projets de réacteurs avancés sont recensés, dont une grande partie de ces Small Modular Reactors.  Tous les constructeurs tablent sur un déploiement dans la décennie à venir. Et la France, pays le plus nucléarisés et donc supposé être le plus compétent en la matière, espère que ses atouts historiques seront déterminants dans la course commerciale pour y imposer ses produits.

Participer à la course

 

Si la France a raté le concours du surgénérateur, peine dans la compétition mondiale à l’EPR, notre pays nucléarisé n’entend pas se laisser distancer sur ce projet laissant augurer de nouveaux marchés à conquérir. Pour EDF, en tant que plus grand opérateur mondial de centrales nucléaires, cela n’est pas moins qu’un énorme marché mondial dont il faut saisir des parts rapidement au nez des grands concurrents que sont NuScale Power LLC (États-Unis), China National Nuclear Corp. (Chine donc) et Rosatom bien sûr (Russie) :

  Je suis convaincu que nous verrons un marché qui sera considérable dans les années 2030-2040 dans le monde entier. […] Nous sommes convaincus que de nombreux pays seront très en retard dans leurs stratégies à faible émission de carbone et devront de toute urgence remplacer les centrales au pétrole, au charbon et peut-être au gaz , selon Xavier Ursat, responsable des nouveaux projets nucléaires d’EDF.

En France, les études de faisabilité débutent officiellement dès 2012. L’agenda ? Le design devrait entrer dans sa phase de programmation sur la période 2022/2025. La construction d’un modèle de 170 MW intervenir courant 2025/2030 pour aboutir à une tête de série en 2030. Mais il y a toujours loin de la théorie à la pratique.

(Le design final du projet Nuclear Foward porté par EDF)

Malgré l’abandon par EDF et Mitsubishi Heavy Industries Ltd. du développement conjoint du réacteur Atmea, mais aussi de FlexBlue, décidément… un consortium aura donc été créé, réunissant TechnicAtome, le CEA, Naval Group et EDF pour le projet NuwardTM (deux unités de 170 MW couplées et pilotées par une unique salle de commande) , s’appuyant sur le retour d’expérience du projet de propulsion des sous-marins nucléaires Barracuda (la flotte des sous-marins nucléaire d’attaque, SNA). Et un coup d’accélérateur budgétaire de 170 millions d’euros, via le plan de relance de septembre 2020, envisage d’en accélérer la recherche. L’avantage pour EDF est que ce type de réacteur engendre une diminution des coûts financiers qui arrange la société dont la trésorerie fait défaut de façon alarmante. Ne reste plus qu’à trouver le site géographique sur le territoire métropolitain…

(îlots de 4 unités SMR / source : Encyclopédie énergie)

Pour l’argumentaire, il est clair que la présence d’une quantité de combustible radioactif plus réduite permet comme une évidence pour les promoteurs de rapprocher les SMR des populations et d’autres installations, jusqu’au cœur d’une gare par exemple (voir photo en une).

Mais taille et souplesse semblent relatives. Les commerciaux conseillent le déploiement d’au moins deux unités par site, « facteur de flexibilité en cas de dégradation des conditions de marché ». Il est en effet déjà envisagé de faire fonctionner les SMR en grappe, soit plusieurs réacteurs (2, 4, 6 voire 8) couplés. Des paires de ces réacteurs compacts pourraient facilement s’intégrer sur les sites actuels de générateurs électriques alimentés au charbon, au pétrole et au gaz. Ce qui change tout d’un point de vue de sûreté et fait ressembler le projet à une centrale équivalente de 1000 MW, simplement saucissonnée.

La bataille internationale

 

Des entreprises en Europe, aux États-Unis, au Canada, au Japon, en Corée du Sud, en Argentine, en Chine et en Russie travaillent sur ces systèmes. La technologie, moins lourde, semble accessible à beaucoup plus d’entreprises. Rolls-Royce par exemple a décidé de réorienter une partie de son activité du Royaume-Uni vers le nucléaire ; Rolls-Royce construit d’ailleurs déjà des SMR pour la propulsion de sous-marins nucléaires et vise à élargir sa gamme et se diversifier dans le nucléaire civil ; via un consortium, un projet de construction de 16 SMR de 400 MW chacun pourrait voir le jour en Grande-Bretagne (budget approximatif de 2,2 milliards d’euros par SMR).

Cela s’intensifie également aux États-Unis, où un prototype de 50 MW est développé par NuScale Power, qui devrait être la première opération commerciale occidentale en 2027.

Devant l’essor de ces recherches, l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) élabore des normes pour l’évaluation et la vérification de la sûreté des SMR à eau légère (en UE cela est aussi encadré). Il ne s’agit pas que ce type de réacteur échappe à un haut degré de saines pratiques. Par rapport aux réacteurs existants, chacun aura compris que les conceptions de SMR proposées sont plus simples. Mais la sécurité n’est pas moins importante pour un réacteur qui repose sur une technologie faisant appel à un suivi et une maintenance exigeantes. Voués à être vendus à de nombreux et divers pays, essaimer ce risque n’est pas anodin au regard des rigueurs hétéroclites, comme cela est déjà souligné concernant le parc nucléaire mondial déjà installé. Aussi, la question du combustible, plus ou moins concentré en uranium, reste sensible.

Malgré cette effervescence, WNISR souligne que les SMR ont peu progressé depuis 2015 et leur première évaluation. Les retards, les difficultés économiques leur sont déjà défavorables, cependant que les alternatives à faible teneur en carbone (solaire, éolien…) croissent rapidement. Il n’est que voir en Australie, où la promotion des SMR a été interrompue compte tenu de leur coût de construction non rentable.

Données du monde réel

 

Le coût de construction des SMR a presque doublé, la hausse des coûts des matériaux et des composants n’arrangeant rien. La tendance générale n’étonne guère : les premières estimations des fournisseurs sous-estiment les coûts réels d’un facteur de 2 à 4.

Il faut dire que les dépassements ne sont pas moins importants pour un mini-réacteur que pour un réacteur de grande capacité, toute proportionnalité conservée : la période de construction du seul SMR opérationnel, l’usine flottante de Russie, était de 12,5 ans. Le Carem (SMR argentin) a été conçu dans les années 1980 et les dates de démarrage ont incessamment été décalées.

(source : Engie)

À l’échelle mondiale, il existe environ 70 conceptions et concepts de SMR et autant de start-up rêvant d’être licornes. Ces réacteurs ne sont pas encore en exploitation commerciale et leur démonstration ne fait que commencer. La Russie a fait la une des journaux en 2019 avec le déploiement de ses réacteurs de propulsion navale sur un navire flottant, non sans crainte d’un accident nucléaire maritime (mais le navire est aussi insubmersible que le Titanic). La Chine procède actuellement à la démonstration de plusieurs modèles de SMR, dont un flottant, et a conclu de nombreux accords internationaux (avec l’Arabie saoudite, l’Indonésie…). Deux technologies sont destinées à un déploiement à court terme : les réacteurs à eau légère (LW-SMR) et les réacteurs refroidis au gaz à haute température (HTG-SMR), des centrales SMR stationnaires et terrestres.

Quelques détails parmi les plus saillants, tirés du dernier rapport WNISR.

En Argentine, nous l’avons vu (voir supra), le réacteur Carem est en construction depuis février 2014 et cette unité n’est toujours pas en fonctionnement, le démarrage ayant été maintes fois reporté puisque rien n’est achevé. En Turquie, l’entreprise britannique Rolls-Royce s’est jointe à une entreprise publique turque pour étudier le potentiel des petits réacteurs modulaires et un partenariat commercial à visée d’exports internationaux. Au Canada, un des premiers pays nucléarisés (le premier réacteur a été mis en service en 1962), les SMR sont envisagés en tant que solution pouvant répondre aux besoins des consommateurs d’électricité éloignés, des sociétés minières et dans le cadre du traitement des sables bitumineux très répandus, tout deux énergivores. En Chine, très active, plusieurs modèles sont à l’étude, au stade R&D encore et toujours, mais une unité est tout de même actuellement en construction (deux modules de 100 MW entotue exactitude) et son fonctionnement attendu depuis 2017 n’est toujours pas acté, un retard qui aura engendré la suspension de neuf autres unités (18 modules) de même type. En Inde, en attendant la mise en service de 6 EPR situés en zone sismique élevée, la conception d’un SMR à eau lourde est en cours de développement depuis les années 1990. En Russie, si le programme prévoyait sept centrales nucléaires flottantes d’ici 2015, seuls deux mini-réacteurs de 35 MW chacun auront été connectés au réseau depuis 2019 et sont en cours d’exploitation, devant « fournir de l’électricité aux agglomérations et aux entreprises d’extraction d’hydrocarbures et de pierres ». La construction du navire aura pris au moins quatre fois plus de temps que prévu cependant que le coût final passait de 230 millions à 740 millions de dollars. Rosatom a projeté de de lancer la construction d’une unité de 50 MW en 2024 dans le nord-est de la Sibérie et de le mettre en service en 2028. En Corée du Sud, le concept SMART (System-Integrated Modular Advanced Reactor), conçu pour satisfaire des besoins de désalinisation en Arabie Saoudite, est en cours de développement depuis 1997. Au Royaume-Uni, le projet est porté par sept organisations de l’industrie nucléaire, dont Rolls-Royce donc (qui parle de petits réacteurs depuis les années 1970 tout de même), et s’avère bien plus coûteux qu’envisagé, avec un coût de l’électricité sur toute la durée de vie qui pourrait être de l’ordre de 100 livres par MWh. Aux Etats-Unis, des centaines de millions de dollars sont investis dans l’espoir d’être le premier pays à mettre en service et commercialiser un modèle SMR exportable. NuScale porte la majeure partie du programme, avec un test grandeur nature très attendu (12 unités de 60 MW chacune) pour un coût estimé à 4,2 milliards de dollars. Malgré les investissements, la conception et les performances des générateurs de vapeur laissent encore à désirer, la corrosion et l’usure accélérée inquiétant les autorités de sûreté.

Si les SMR devaient essaimer en de si multiples pays clients, la nécessite des réapprovisionnements peut également intriguer puisque cela multipliera d’autant les transports et les risques associés.

  En définitive, selon les conclusions du rapport WNISR,  peu de signes laissent présager une percée majeure pour les SMR, que ce soit au niveau de la technologie, de la sécurité ou de l’aspect commercial. Ils auront une faible probabilité d’adoption éventuelle et un impact minimal.

Une effervescence qui fera psshhhiiit ?

 

L’engouement est donc mondial. Cette nouvelle offre catalogue en « technologies nucléaires innovantes » pourrait permettre de rafler les contrats d’exportation avec une multitude de pays non nucléarisés et à plus faible pouvoir d’achat. Un attrait commercial. Le nucléaire civil serait devenu abordable financièrement.

Pour la France en général, EDF endettée en particulier de près de 40 milliards, l’intérêt est vital. Bernard Doroszczuk, ci-devant président de l’autorité de sûreté nucléaire (ASN), ne cache plus que l’EPR est un fiasco et que les six unités envisagées ne rendent pas plus optimistes. Mais tous se rejoignent sur un avenir qu’ils jugent florissant, au premier rang desquels Doroszczuk lui-même :

  Les SMR présentent potentiellement des avancées très significatives en terme de sûreté. […] Un SMR pourrait aller beaucoup plus loin [que les EPR]. Le risque de fusion du cœur est exclu. Pas de risque de rejet de produit radioactif à l’extérieur. S’il y a un choix de nouveau nucléaire à faire par le gouvernement, c’est certainement une option qu’il faut regarder. Il présente des avantages en terme de sûreté supérieurs à ceux que l’EPR peut aujourd’hui offrir.

La messe semble dite : EDF et les autorités envisagent la pérennité de la filière nucléaire française par le seul projet SMR (rassemblés en îlots en fait, ce qui ne facilite pas plus le choix des sites géographiques).

La stratégie reposant sur un produit plus rapidement construit, moins cher et plus rentable n’a pourtant pas encore fait ses preuves. Le secteur n’en promet déjà pas moins que les SMR seront plus sûrs (en plus d’être pour certains SMR semi-enterrés pour se préserver des agressions extérieures, les systèmes de sûreté sont dits « passifs » et permettraient de garantir le refroidissement du cœur du réacteur pendant quelques jours en cas de perte d’électricité externe grâce à l’immersion du réacteur dans la piscine), moins complexes, fabriqués en quelques années, dotés d’une technologie de pointe, pouvant fonctionner de manière plus souple, etc. Forcément. De quoi faire jaillir des SMR partout, pour toute finalité électrique.

(source : Engie)

Même avec un investissement de la part de l’acquéreur plus faible par rapport à la facture finale de gros réacteurs, les coûts de construction des SMR pourraient être plus élevés que projetés, incertains qu’ils restent. Et par voie de conséquence les tarifs de l’électricité au sortir des mini-réacteurs autant revus à la hausse (il est avancé que le projet français permettrait de bénéficier d’une électricité tarifée à 120 euros/kWh, bien trop chère donc sur le papier ; mais la rentabilité est sujette à beaucoup plus de cautions). A l’instar de ce qu’ont connu les grandes centrales nucléaires, les SMR ne sont en effet à l’abri d’aucun déboire d’ici leur démonstration commerciale grandeur nature. Finalement, c’est déjà la compétitivité qui questionne face à l’alternatives des énergies renouvelables.

Nuclear Foward* ?

* en avant le nucléaire