Les SMR: Small Modular Reactors

Modèles réduits de réacteurs nucléaires ? Bienvenue dans le monde des SMR.

Les SMR, ou small modular reactors, sont des ‘mini-réacteurs’ qui se présentent sous forme de modules. De construction plus économique, ils offrent également un maximum de flexibilité pour s’adapter à la demande en électricité, par exemple sur des sites industriels ou dans des zones reculées. L’intérêt pour les SMR est croissant dans le monde entier. En Belgique, le SCK•CEN et Tractebel sont à la pointe de l’innovation.

Avant de nous intéresser aux innovations du SCK•CEN et de Tractebel dans le domaine des SMR, nous devons d’abord comprendre ce que sont et font les small modular reactors. Ces SMR sont de petites centrales nucléaires avec une capacité de 10 à 300 MW (à titre de comparaison : les centrales nucléaires classiques de Doel 4 ou Tihange 3 ont une capacité de 1000 MW).

Pourquoi de petites unités ?

Les SMR, flexibles et autonomes, peuvent répondre facilement aux demandes fluctuantes en énergie. Ils ne sont pas destinés à remplacer les centrales nucléaires classiques qui fournissent de l’énergie bas-carbone en continu, mais bien à compléter les solutions actuelles de production d’électricité. 

Les SMR sont par exemple très utiles dans les régions reculées qui ne disposent pas d’un réseau d’électricité ou encore sur des sites industriels. Ils sont en outre capables de ‘fabriquer’ de l’eau potable comme nous le verrons plus loin.

A l’heure où notre planète a besoin d’énergies bas-carbone et avec l’émergence des énergies renouvelables intermittentes, l’énergie nucléaire et les SMR constituent des solutions pertinentes.

Divers projets avancés de SMR sont en cours dans le monde, surtout aux États-Unis, en Chine et en Russie, mais également au Royaume-Uni et en Belgique. Découvrons les recherches en cours dans notre pays.

Le Centre d’Étude de l’Énergie nucléaire belge : une recherche de pointe et une première mondiale

La SCK•CEN (Centre d’Étude de l’Énergie nucléaire) de Mol, dans la région d’Anvers, teste des matériaux innovants pour les SMR.

Le SCK•CEN mène des recherches sur l’utilisation de plomb liquide en tant que liquide de refroidissement du carburant nucléaire. Le plomb liquide augmente l’efficacité des matières fissiles, ce qui renforce la longévité du réacteur. À l’aide d’installations de tests avancées, le comportement du matériau et la corrosion éventuelle sont étudiés. Objectif : développer un SMR aussi sûr qu’efficace !

Le SCK•CEN étudie également le comportement des neutrons dans le plomb au sein du réacteur VENUS (projet GUINEVERE). Cette recherche d’envergure, sur les réacteurs du futur, est une première mondiale : c’est le premier réacteur sous-critique constitué d’un cœur de plomb et piloté par un accélérateur de particules. Avec le projet GUINEVERE, le SCK•CEN apporte une contribution majeure à la recherche qui conduit au développement des SMR de ce type. Un grand défi pour notre petit pays !

Tractebel: l’expertise belge au service de projets SMR innovants

Reconnue comme une des plus grandes entreprises mondiales de conseils en ingénierie et s’appuyant sur plus de 150 ans d’expérience, Tractebel a pour mission de façonner le monde de demain.
 
Depuis plus de 60 ans Tractebel développe des solutions fiables, novatrices et sur mesure en ingénierie nucléaire. Ingénieur-architecte des 7 centrales nucléaires belges, il est tout naturel que Tractebel s’investisse dans le développement des SMR.

Tractebel dispose d’un pôle de compétences multidisciplinaires unique composé d’ingénieurs à la pointe dans leurs domaines respectifs.

Maillon essentiel entre le concept de base et la construction concrète d’un SMR, les ingénieurs de Tractebel en développent le concept à l’échelle industrielle et/ou en analysent la faisabilité technique et financière, tenant compte de critères tels que la sûreté, l’opérabilité et la constructibilité. Tractebel accompagne concepteurs, constructeurs ou opérateurs  dans leurs projets de développement de SMR innovants, de l’étude de faisabilité à la mise en service en passant par l’octroi des licences auprès des autorités compétentes.


Bon à savoir : de l’eau potable, grâce aux SMR !

Les SMR ne se contentent pas de produire de l’électricité. Certains types de SMR sont également conçus pour produire de la vapeur ou de l’eau chaude par cogénération. Plus fort encore, les SMR sont également très performants pour la production d’eau potable par désalinisation.

La production d’eau potable est un processus très énergivore. Dans certaines régions d’Asie et d’Afrique, le manque d’eau potable freine le développement durable. Grâce à leur fonctionnement autonome, les SMR peuvent résoudre ce problème.

Les SMR, en détail

Le fonctionnement d’un SMR et celui d’une centrale nucléaire classique sont-ils différents ?

Différents types de SMR sont à l’étude ou en cours de développement.

Certains SMR utilisent les mêmes matériaux que les centrales nucléaires classiques : l’uranium comme matière fissile et l’eau comme moyen de refroidissement. Ici, l’innovation réside dans la flexibilité du SMR. La flexibilité consiste en deux points : premièrement la centrale peut être construite en différentes modules qui fonctionnent de manière indépendamment et deuxièmement la centrale peut être éteinte et allumée plus rapidement que les centrales nucléaires classiques. 

Certains projets SMR vont plus loin. Ces concepts sont basés sur de nouvelles matières fissiles (recyclées) et de nouveaux moyens de refroidissement. 

Un modèle de sûreté passive

La plupart des SMR font appel au refroidissement passif. Concrètement, cela signifie que les SMR n’ont pas besoin de ressources externes, comme l’électricité ou les générateurs diesel, pour refroidir le réacteur après son utilisation. C’est une innovation qui renforce leur sûreté.

Les avantages de la modularité

Flexibilité, économie et rapidité sont les mots clés. Grâce à la conception modulaire des SMR, les modules peuvent être activés séparément en fonction de la demande en électricité. Ceci veut dire que l'on peut éteindre et rallumer les modules en quelques minutes, en fonction du besoin d'électricité. Diverses entreprises du secteur nucléaire sont particulièrement intéressées par cet aspect des SMR.


Les modules d'un SMR peuvent être transportés par camion et assemblés sur site, ce qui réduit le coût et le temps de fabrication.

Les fabricants de SMR développent des petits réacteurs pouvant être utilisés de façon universelle dans tous les pays qui s’y intéressent. Cette approche permet une fabrication en série, à des prix compétitifs. Ce système de modules permet en outre de transporter les SMR en ‘pièces détachées’ pour les assembler ensuite sur place. 

Dans les zones reculées, avec peu ou pas d’infrastructure, les SMR sont directement livrés par bateau ou par la route, déjà assemblés. Les types de SMR les plus innovants peuvent assurer un approvisionnement en électricité pendant 5 ans, sans que la matière fissile ne doive être remplacée. Les SMR demandent en outre un minimum de maintenance, ce qui est particulièrement appréciable dans ces régions.

Enfin, les SMR peuvent également directement fournir une énergie efficace, décarbonée et compétitive à certaines industries.

Les SMR, au service d’un mix énergétique décarboné

Avec des émissions de CO2 comparables à celles des énergies renouvelables, les SMR ont certainement un rôle important à jouer dans le mix énergétique décarboné dont notre planète a besoin. Leur flexibilité leur permet d’ailleurs de compléter parfaitement la production fluctuante de ces énergies renouvelables. 

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