Small Modular Reactors ou SMR

Quels sont les avantages des SMR ?

Chaque conception est différente et a ses avantages, mais ce que tous les SMR ont en commun est leur taille, qui représente une fraction de celle d’une centrale nucléaire classique, permettant de déployer une production d'énergie sûre, décentralisée et modulable.

2. Fabrication en série

Les SMR étant petits en taille, leur conception peut être standardisée et leur production optimalisée en usine afin d’être fabriqués en série. Ceci veut dire qu’ils peuvent être produits beaucoup plus rapidement et à bien moindre coût qu’une centrale classique, qui représente un immense chantier s’étalant sur plusieurs années. Cette réduction des coûts en fait entre autres une excellente option pour les pays émergents et en voie de développement.

3. Modulation

En combinant plusieurs SMR, on peut créer un réseau de minicentrales totalement modulables. En effet, lorsque l’on combine plusieurs SMR, on peut en allumer ou en éteindre une partie et ainsi moduler la production d’électricité bien plus rapidement et facilement qu’avec une centrale classique. Cela permet par exemple d’aisément augmenter la production en venant en appui des énergies renouvelables lorsqu’il n’y a pas de vent ou de soleil et de réduire la production des SMR lorsque la météo est favorable pour les énergies renouvelables.

4. Décentralisation

Les SMR pourront également nous permettre de décentraliser la production d’électricité. Effectivement, il sera possible par exemple d’implanter ces petites centrales selon les besoins locaux. Par exemple, pour alimenter et rendre totalement autonome une petite ville reculée, un zoning industriel ou encore une installation de recherche scientifique.

5. Sûreté passive

Afin de pouvoir réduire la taille de ces réacteurs, tous les designs de la conception des SMR s’appuient sur des systèmes passifs de sûreté nucléaire. Ces systèmes intelligents utilisent la gravité ou la circulation naturelle du liquide de refroidissement pour assurer la sûreté, ne nécessitent aucune source d’énergie externe et peuvent ainsi fonctionner avec très peu d’intervention humaine.

De plus, ces systèmes font souvent en sorte de garder le combustible opérationnel pendant plus longtemps, ce qui veut dire qu’il faut les réapprovisionner beaucoup moins souvent (tous les 3 à 10 ans selon les modèles, contre 1 à 2 ans pour les grandes centrales), ce qui réduit encore le besoin d’intervention humaine. Certains SMR sont conçus pour fonctionner jusqu'à 30 ans sans rechargement.

6. Plus que de l’électricité…

Au-delà de la production d’électricité, les SMR peuvent nous aider à aller plus loin dans la décarbonisation de nos sociétés.

Deux des activités humaines qui produisent actuellement le plus de CO2 sont le chauffage et le transport. Or les SMR peuvent être utilisés afin de produire de la chaleur (utile pour nos maisons et l’industrie, par exemple via des réseaux de chaleur) et de l’hydrogène (qui nous servirait de carburant non polluant), et différentes conceptions prévoient déjà ces usages.

Quelques exemples concrets :

• Le producteur polonais de produits chimiques Ciech envisage d'utiliser des technologies nucléaires pour remplacer le charbon utilisé pour la production d'électricité et de chaleur industrielle dans ses usines.
• Une organisation d'innovation canadienne a lancé une nouvelle étude sur le rôle de l'énergie nucléaire dans le soutien d'une économie de l'hydrogène.
• Pour les SMR de Rolls-Royce au Royaume-Uni, des applications telles que la production d'hydrogène sont également considérées comme des possibilités, parallèlement à la fourniture d'électricité raccordée au réseau.

Où développe-t-on des SMR ?

Un grand nombre d'entreprises importantes du secteur nucléaire travaillent au développement des SMR, principalement aux États-Unis, en Chine, en Russie et au Canada. En Europe, c'est surtout le Royaume-Uni et la France qui s'y intéressent.

Sur la cinquantaine de projets existants au monde, quelques-uns sont déjà construits, comme le HTR-PM en Chine, ou même déjà opérationnels, comme les deux réacteurs à bord de l’Akademik Lomonosov en Russie, une centrale nucléaire flottante. D’autres petits réacteurs sont en cours de construction en Russie, en Chine, aux États-Unis, au Canada, au Royaume-Uni et en France. En Belgique, Tractebel et SCK CEN sont à la pointe de la recherche en matière de SMR.

En Russie

La Russie est le pays le plus avancé dans les SMR. En effet, des SMR marins sont déjà opérationnels. À bord de navires brise-glace en tant que moteur, et à bord de l’Akademik Lomonosov, afin de d’améliorer l’accès à l’électricité d’une zone reculée difficilement accessible.

D’autres projets, sur terre cette fois-ci, sont également en cours. Le plus notable est celui d’un réacteur à neutrons rapides refroidit au plomb. La construction d’un démonstrateur industriel commercial au cycle fermé a commencé le 8 juin 2021 à Seversk. C’est-à-dire que le combustible est sans cesse réutilisé par le réacteur, qui le recycle de lui-même. L’économie circulaire dans la pratique : « La base de ressources de l'industrie nucléaire deviendra pratiquement inépuisable grâce au retraitement infini du combustible nucléaire », a déclaré Alexey Likhachov. Ceci signifie également qu'il ne reste pratiquement aucun déchet nucléaire. La mise en service du réacteur BREST-OD-300 est prévue pour 2026.

Aux Etats-Unis

Avec son programme ARDP (Advanced Reactor Demonstration Program), le Department of Energy des Etats-Unis pousse les différentes technologies SMR à atteindre le niveau de la démonstration effective d’ici à la fin de la décennie. Différents projets en sont ainsi au stade de la licence, et le réacteur à eau pressurisée NuScale a reçu l’aval des autorités.

Selon un accord récent, NuScale et Nuclearelectrica, l’entreprise nucléaire nationale roumaine, prendront les mesures nécessaires pour mettre en place une première centrale NuScale à 6 modules en Roumanie dès 2027/2028.

La Ministre de l'Energie américaine, Jennifer Granholm, a récemment déclaré que le gouvernement est « très optimiste » quant à la construction de nouveaux réacteurs nucléaires, les SMR inclus. Le gouvernement américain voit les atouts du projet SMR, en accordant 80 millions de dollars à TerraPower (la société énergétique du fondateur de Microsoft, Bill Gates) pour que celle-ci puisse construire un réacteur de démonstration dans le Wyoming, sur un site d’une centrale électrique au charbon qui sera bientôt mise hors service.

Au Canada

Le Canada explore parallèlement plusieurs pistes de développement des SMR.

• Le CANDU SMR, un projet de 300MW qui devrait voir le jour d’ici 2028. Construit à partir d’une technologie éprouvée pour être rapidement déployé, ce réacteur dispose de systèmes simplifiés, de moins de composants et d'une conception modulaire. Les objectifs de la conception sont une énergie à faible coût et à faible émission de carbone avec un facteur de capacité élevé dans un espace compact.
• Des SMR avancés de quatrième génération en 2030. Plusieurs modèles de SMR sont envisagés pour le déploiement à la centrale nucléaire actuelle de Darlington (Ontario) : BWRX-300 (GE Hitachi Nuclear Energy), Integrated Molten Salt Reactor (Terrestrial Energy) et le Xe-100 réacteur à haute température refroidi par gaz (X-energy). Aussi pour le site nucléaire de Point Lepreau (dans la province de New Brunswick), les possibilités de déploiement des SMR sont en train d'être étudiées. L'objectif est d'établir une chaîne d'approvisionnement pour les SMR dans la province et de déployer des SMR. l'une des conceptions envisagées est le SSR-W 300 (Moltex Energy), un réacteur à sels fondus qui utilise les déchets nucléaires comme combustible (Stable Salt Reactor - Wasteburner).
• Des Micro-SMR (ou MMR) pour remplacer l’utilisation du diesel des communautés reculées, avec notamment un premier réacteur de 5MW dont la mise en service est prévue en 2026

En Chine

La Chine, qui investit massivement dans le nucléaire afin de réduire son empreinte carbone (avec notamment un projet de fusion nucléaire de grande envergure), a lancé en 2021 la construction de son tout premier SMR. D'une puissance de 125 mégawatts, il doit permettre d'alimenter en électricité 526.000 foyers, mais le réacteur peut également être utilisé pour le chauffage, la production de vapeur et la désalinisation de l'eau de mer.

Dès 2030, un premier réacteur fonctionnant au thorium, appelé aussi réacteur à sels fondus, pourrait être pleinement opérationnel et commercialisable en Chine.

D’autres projets versatiles, combinant la production d’électricité et de chaleur, sont attendus dans 3 à 7 ans.

Au Royaume-Uni

Au Royaume-Uni, les SMR font partie du « programme vert en 10 points ». Un consortium britannique SMR, dirigé par Rolls-Royce, a annoncé la conception d’un SMR de 470 MW.

L’objectif est de réaliser sa première unité au début des années 2030 et en construire jusqu'à 10 d'ici 2035. Rolls-Royce a obtenu l’investissement nécessaire du gouvernement et des investisseurs pour avancer le projet.

En France

Le 12 octobre 2021, le président Macron a dévoilé ses plans ambitieux pour la réindustrialisation de la France lors d'un discours intitulé "France 2030". Un élément important de ce projet est l'investissement d'un milliard d'euros pour la recherche et le développement de petits réacteurs modulaires (Small Modular Reactors, SMR). La France a baptisé son propre projet SMR « Nuward ». Ce petit réacteur de 2 x 170 MW est le fruit d'une collaboration entre le Commissariat à l'énergie atomique (CEA), EDF, Naval Group et TechnicAtome.

Ailleurs

La Russie, les Etats-Unis, le Royaume-Uni, le Canada, la France et la Chine sont les plus grands pays à avoir lancé des projets SMR. Mais il y en a bien d’autres encore ! L’Argentine, l’Estonie, la Finlande, la Pologne, la République Tchèque, la Bulgarie, la Roumanie, … La liste est longue et s’allonge de jour en jour, prouvant encore l’intérêt pour cette nouvelle technologie qui promet de résoudre bien des problématiques énergétiques. Même des pays qui interdisaient ou interdisent encore la construction de nouvelles centrales, comme les Pays-Bas ou l’Australie, reconsidèrent leur position.

Et en Belgique ?

En Belgique, Tractebel et SCK CEN prennent l'initiative de développer cette innovation.

Le centre de recherche nucléaire SCK CEN recevra un budget de recherche supplémentaire de 100 millions d'euros (réparti sur 4 ans), destiné à la recherche sur les petits réacteurs modulaires (SMR). Ils investigueront des SMR innovants selon différents critères, notamment la gestion des déchets nucléaires et la sûreté passive. Cette recherche se fera en étroite collaboration avec des partenaires (inter)nationaux.

Tractebel a publié sa vision sur le SMR en fin de 2020. Début 2022, et ouvert un nouveau bureau au Canada début 2022. Là, le bureau d’ingénierie nucléaire veut être un acteur dynamique pour accélérer le déploiement des SMR et construire des ponts vers le marché européen. Enfin en mai 2022, elle a signé un contrat pour contribuer au développement du projet SMR français, « NUWARD ». En collaboration avec Laborelec, les experts réaliseront des études ayant pour but de compléter le design conceptuel du premier SMR de l'Union Européenne.