Nuward, nom du futur SMR français

En marge de la conférence générale annuelle de l’AIEA qui se déroule actuellement à Vienne, et qui réunit tous les représentants des États Membres de l’AIEA, un forum scientifique sur des sujets ayant trait à la technologie et à la science nucléaires est proposé aux participants. C’est dans ce cadre que ce mardi 17 septembre 2019 a été dévoilé NuwardTM[1] le projet de petit réacteur modulaire ((Small Modular Reactor – SMR), porté par le consortium français réunissant EDF, le CEA, TechnicAtome et Naval Group. Cette solution basée sur la technologie des réacteurs à eau pressurisée (REP) est destinée à répondre aux besoins croissants du marché de l’électricité décarbonée, sûre et compétitive, dans le monde entier, sur le segment de puissance de 300-400 MWe.

L’opportunité d’approfondir ce consortium, autour de Jean Bernard Levy, PDG d’EDF, François Jacq, Administrateur général du CEA, Loïc Rocard, PDG de TechnicAtome et Naval Group.

Origine de NuwardTM

Comme l’a rappelé François Jacq, Administrateur général du CEA, et représentant de la délégation française à l’AIEA, une phase d'étude exploratoire, suivie d'une phase de conception de SMR et de plan économique ont été menées ces sept dernières années, parallèlement à une analyse du marché confirmant « la nécessité d'un approvisionnement en centrales nucléaires de faible puissance pour le marché de la production d'électricité ». Sur cette base, les partenaires industriels du secteur EDF, TechnicAtome, Naval Group, et le CEA, ont décidé de lancer le développement d'un projet compact de centrale SMR innovante, s'appuyant sur toute l'expérience du secteur français dans les réacteurs à eau pressurisée. Il cible principalement le marché de l’exportation.

 Le nucléaire pour répondre aux changements climatiques

Devant une assemblée internationale composée d’industriels, de chercheurs et de représentants d’Etats, François Jacq a rappelé la forte implication de la France dans la COP 21 qui avait abouti à l’Accord de Paris en 2015. « Les défis décrits à l'époque sont encore plus frappants aujourd'hui : les questions climatiques, la protection de l'environnement, la santé des populations, les besoins énergétiques croissants pour assurer un développement économique durable ». Dans ce contexte, l'énergie nucléaire, qui combine la prévisibilité de la production avec le niveau le plus bas d'émissions de gaz à effet de serre, est, parmi toutes les sources d'énergie, un élément clé pour le mix énergétique de demain. « Il s’agit aujourd’hui d’accélérer la décarbonation de l'économie et l'électrification des usages, en vue d'un développement économique durable respectueux de l'environnement…. Et les technologies nucléaires seront effectivement cruciales pour relever ces défis ».

 Des SMR pour remplacer le charbon

Jean-Bernard Lévy, PDĢ d’EDF, a rappelé que les SMR « pourraient [justement] jouer un rôle essentiel dans le remplacement des centrales au charbon » pour les pays encore très fortement dépendants. Et de rappeler qu’aujourd'hui, « de nombreux pays, afin de relever le défi du changement climatique, envisagent de déclasser une quantité de centrales à charbon…, notamment les plus anciennes, les plus polluantes, généralement dans une gamme de capacité de 300-400 MWe… équivalente à la puissance des SMR ».

L’exemple de la feuille de route canadienne des SMR a été citée et démontre leur intérêt potentiel pour alimenter des sites éloignés, parfois isolés du réseau principal, dans l’habitat mais aussi dans l’industrie, dans un pays où les activités minières sont nombreuses. « Le Canada a d’ailleurs décidé de remplacer près de 30 centrales au charbon existantes d'environ 300 à 400 MWe d'ici 2030… par une production fiable, sans production de CO2 ».

A l’échelle mondiale, « pour réduire plus drastiquement les émissions de CO2, le scénario de développement durable WEO 2018 de l'AIE estime que la production mondiale d'électricité au charbon devrait diminuer de 80 % en 2040 par rapport à 2017 », a ajouté Jean-Bernard Lévy.

Aujourd’hui, le Moyen-Orient, l'Afrique et l'Asie du Sud-Est s’intéressent de plus près à ces SMR. Ils offrent en effet une stabilité de production électrique, une certaine flexibilité au réseau permettant le déploiement des énergies renouvelables, intermittentes, dans le mix électrique. C'est également le cas pour les marchés matures, comme aux Etats-Unis, où les SMR pourraient être considérés comme un atout dans certaines régions.

Les SMR auront donc cette vocation, d’approvisionnement en électricité des sites isolés mais pas seulement. L’intérêt porte aussi sur ses autres fonctionnalités pour répondre au monde de demain : chauffer les villes et les usines, produire de l’eau douce par dessalement de l’eau de mer, favoriser la cogénération nucléaire, décarboner la production d’hydrogène et de carburants de synthèse.

Un marché en croissance avec la nécessité d’un produit compétitif

Sur le marché, aujourd’hui, les réacteurs nucléaires offrent des puissances variant de 1 000 à 1700 MW sont en mesure de répondre aux demandes telles que l’Europe, la Chine, l’Inde, etc. Les Small Modular Reactors s'adressent donc aux pays limités par la taille de leur réseau électrique, leur géographie ou leur économie, mais aussi aux pays désireux d'introduire des réacteurs fonctionnant dans leur mix énergétique pour combiner énergies intermittentes et énergies fiables 24h/24 ne produisant pas de CO2.

Il y a donc là un marché en forte croissance pour les SMR mais qui pour « être compétitif sur le plan du coût de production, doivent s’inscrire en rupture », note François Jacq. En effet, « La compétitivité des centrales nucléaires sur le marché actuel est fondée sur l'effet bénéfique apporté par leur niveau de puissance unitaire. Proposer une offre concurrentielle pour des puissances inférieures nécessite alors un changement de paradigme fort. Il est basé sur le choix d'usines composées de plusieurs réacteurs de faible puissance permettant d'utiliser des conceptions et des méthodes de mise en œuvre innovantes par rapport aux réacteurs actuels ». Les SMR doivent donc être compacts, modulaires dont les pièces seraient fabriquées en usine, et assemblés sur leur lieu de production, et standardisés, réduisant ainsi les durées et les risques de construction, et sûrs grâce à un design simplifié.

 Une demande d’harmonisation

Au-delà des aspects industriels, Jean-Bernard Lévy a rappelé que « travailler sur l'harmonisation et la normalisation est aussi essentiel pour la viabilité des SMR. En effet, compte tenu de leur petite taille, ils ne peuvent pas être repensés pour chaque projet afin de répondre à la demande spécifique de chaque organisme de réglementation de chaque pays. La viabilité de l'analyse de rentabilisation des SMR réside dans la perspective d'une certaine harmonisation future. Le rythme auquel une telle harmonisation sera gérée déterminera la capacité de la première génération de SMR à faire partie de la transition énergétique. Je crois que le centre de Vienne de l'AIEA, qui délivre les normes de sécurité, est le meilleur endroit, selon moi, pour appeler à cette harmonisation ! ».

L’enjeu est de créer un produit, simple et sûr, construit en modules dans différentes usines, et pouvant être exporté vers différents pays sans modifications fondamentales de conception, afin d'assurer un effet de série et d’apporter une solution compétitive.

 Des projets de coopération

« Nous croyons que la coopération internationale fait partie de la réponse », poursuit Jean-Bernard Lévy, « car elle permet un accès plus large au marché, un alignement des intérêts stratégiques d’un pays, … en mesure d’offrir des services sûrs, abordables et durables et fournir de l'électricité aux consommateurs ».

Ainsi, le CEA et EDF ont entamé des discussions avec Westinghouse Electric Company pour étudier une coopération en matière de développement de petits réacteurs modulaires (SMR).

NuwardTM, ses caractéristiques

En matière de conception de réacteurs compacts, l’expérience en revient à TechnicAtome, fortement mobilisé sur le projet de SMR. Ce groupe, piloté par Loïc Rocard, PDG, est spécialisé dans les réacteurs ultra-compacts, intégrés. Sur les 50 dernières années, le groupe a conçu et fabriqué 20 réacteurs de ce type pour les besoins de la marine nationale à propulsion nucléaire, en partenariat avec Naval Group.

Loïc Rocard a rappelé le projet qui sera basé sur « le développement d'une solution de SMR de 340 MW, composée de 2 réacteurs identiques de 170 MW chacun ». Il fonctionnera sur le modèle des réacteurs REP, dont bénéficie le parc actuel français et ses 58 réacteurs actuellement en fonctionnement.

« Le SMR français sera [aussi] un des plus compacts du marché. Pour atteindre l'objectif de petite taille, le futur SMR bénéficiera, par exemple, de générateurs de vapeur compacts ». Autre caractéristique, le SMR fera l’objet d’un assemblage modulaire. Par exemple, l’intégration des composants primaires dans une seule cuve simplifiera l’architecture de l’ensemble et diminuera le nombre de systèmes, « ce qui rend possible une construction modulaire en usine ». Ainsi, le circuit primaire pourra ensuite être directement transporté sur site, offrant ainsi des gains de productivité, une réduction des temps de construction sur site, et une meilleure maîtrise des risques associés. « Les bénéfices de la modularisation concernent également l’ensemble des autres systèmes, eux-aussi fabriqués en usine puis assemblés sur site ».

Autre avantage, les économies d'échelle. « Les petits réacteurs combinés à la simplicité de conception – un moteur clé dans le développement de la solution – favoriseront les effets de série ».

En termes de sûreté, l’approche évolue également. « Grâce aux innovations qu’il comporte, le SMR dispose de mécanismes de sûreté passifs, respecte toutes les exigences de sûreté de la Génération 3 et offre des marges complémentaires ».

Le SMR devrait aussi être facile à exploiter, grâce à l’assemblage de plusieurs modules permettant une flexibilité en opération et en maintenance.

Pour Loïc Rocard, au-delà du concept lui-même, il sera nécessaire pour les pays « développeurs de SMR », de « s’unir pour engager les autorités de sûreté des pays concernés vers une philosophie de sécurité aussi homogène que possible. S'il y a autant de visions que de programmes nationaux, au bout du compte, l'élan en faveur des SMR pourrait échouer ». 

Enfin, NuwardTM devrait bénéficier de l’expérience acquise au sein de Naval Group, quatrième partenaire de ce consortium français. Hervé Guillou, PDG du groupe, se dit également fier de contribuer au projet et précise que « depuis plus de 40 ans, Naval Group construit des sous-marins nucléaires et des porte-avions dont la propulsion est réalisée au moyen de petites unités de production d’énergie nucléaire. Nous sommes ainsi engagés dans les plus hauts standards de sécurité, de compétitivité et d’innovation dans le domaine nucléaire. Cette coopération est une belle opportunité et offre d’intéressantes synergies avec notre cœur de métier dans la propulsion nucléaire ».

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[1] « Small Modular Reactors to power the future, opportunities and challenges »