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Réacteurs nucléaires modulaires : leur modèle entraîne de nouveaux enjeux de sûreté

Alors que la France s'est déjà décidée à financer le développement d'une dizaine de nouvelles technologies modulaires, l'Autorité de sûreté nucléaire commence son travail d'instruction. Et décortique les risques inhérents à ce nouveau modèle.

Risques  |    |  F. Gouty
Réacteurs nucléaires modulaires : leur modèle entraîne de nouveaux enjeux de sûreté

« Ce n'est pas parce qu'un réacteur nucléaire est plus petit ou moins puissant, qu'il présente moins de risques », avait prévenu Philippe Dupuy, le responsable de la mission « Réacteurs innovants » à l'Autorité de sûreté nucléaire (ASN), devant l'Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques (Opecst) en novembre dernier. Philippe Dupuy a précisé sa pensée à l'occasion d'une conférence donnée par l'ASN, le 29 février, au sujet du développement de petits réacteurs modulaires (PRM ou SMR).

Les PRM englobent plusieurs propositions technologiques, s'appuyant sur une variété de techniques et de combustibles. Ils ont néanmoins en commun, d'une part, de fournir des puissances largement inférieures à celles des réacteurs conventionnels existants ou à venir : le futur réacteur à eau pressurisé (EPR) de type 1 de la centrale de Flamanville (Manche) aura une capacité de 4 300 mégawatts thermiques (MWth), contre 10 à 540 MWth pour les PRM actuellement à l'étude. D'autre part, leur aspect « modulaire » doit se traduire par un modèle de construction en série, standardisée et préfabriquée, afin de réduire les délais et les coûts d'installation.

De ce point de vue, atteste l'ASN, les PRM présentent plusieurs avantages quant à la dangerosité de l'exploitation nucléaire : une moindre « puissance résiduelle » à évacuer en cas d'arrêt du réacteur, une « moindre sensibilité » aux pertes des alimentations électriques et une « moindre sollicitation » des barrières de confinement. En somme, « les PRM doivent permettre de réduire significativement les rejets radioactifs, y compris en situation d'accident grave ». La grande diversité des projets de PRM, ainsi que leur modèle économique, remettent cependant en question les enjeux d'évaluation, et donc de sûreté, scrutés par l'ASN.

Des défis d'évaluation, d'exploitation et de sûreté

Jusqu'à présent, la filière nucléaire française reste monotechnologique (avec des réacteurs à eau pressurisée fabriqués sur mesure), centrée sur un seul exploitant (EDF) et consacrée uniquement à la fourniture d'électricité au réseau. Or, le modèle des PRM prend une tout autre forme. D'abord, leur fabrication « prête à déployer » requiert, pointe l'ASN, d'être exportée en dehors de la France pour être rentabilisée. De fait, l'étude des infrastructures ne peut être assurée seulement par l'autorité française. En cela, le projet Nuward, porté par un consortium mené par EDF, est déjà soumis à une évaluation conjointe de l'ASN, côté français, et de cinq autres agences analogues aux Pays-Bas, en Suède, en Finlande, en Pologne et en République tchèque. L'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) s'est déjà prononcé contre la tentation d'une harmonisation, éventuellement plus légère, des règles de sûreté admises entre tous ces organismes. Malgré les avantages des PRM, « il n'y a pas lieu de revoir à la baisse les exigences de sûreté pour les SMR », a soutenu l'IRSN, dans une note d'octobre 2021.

“ Si les électrons ont l'avantage ne pas pouvoir être contaminés, ce n'est pas le cas des systèmes d'échange de chaleur entre le réacteur et le procédé industriel "client" ” ASN

L'exploitation des PRM, quant à elle, présente plusieurs défis. Censées être déployées sur des sites industriels pour contribuer à leur décarbonation, ces installations devront être « autonomes », c'est-à-dire sans un personnel spécialisé présent sur place, voire être pilotables à distance. Par ailleurs, compte tenu des différences de combustibles requis pour leur fonctionnement, certaines des technologies visées nécessiteront le développement de toutes nouvelles capacités de production, encore inexistantes en France, par exemple pour produire des sels de chlorure (indispensables aux réacteurs à neutrons rapides dits à sels fondus, MSR) ou de type Triso (pour isotrope tristructurel, à base de deux couches de carbone pyrolytique, et d'une de carbure de silicium, autour d'une particule d'uranium).

En complément, de nouvelles solutions d'emballage de transport et d'entreposage temporaire, propres à chaque combustible, doivent être développées et encadrées. Car, à l'heure actuelle, aucune « n'est agréée pour ces nouveaux combustibles », rappelle l'ASN. En janvier dernier, Bernard Doroszczuk, président de l'ASN, avait justement invité à la vigilance quant au « manque de connaissance par les fournisseurs des exigences spécifiées importantes pour la sûreté, au manque de maîtrise de certains procédés spéciaux, ainsi qu'au manque de rigueur et de performance dans la surveillance de la chaîne d'approvisionnement ».

Enfin, ces PRM ne sont pas en train d'être conçus pour alimenter le réseau électrique. Contrairement aux réacteurs existants, ils sont voués à fournir de la chaleur sur des sites industriels ou des zones urbaines ou à produire de l'électricité en dehors du réseau, là encore pour des industriels cherchant à décarboner leur consommation énergétique. « Le choix du site n'est plus une option », en déduit l'ASN. Le degré de sûreté nucléaire en sera d'autant plus exigeant qu'un PRM devra être installé sur des sites proches de zones plus ou moins peuplées. En outre, la chaleur produite par les PRM pour décarboner les procédés thermiques industriels n'est pas sans incidence. « Si les électrons ont l'avantage ne pas pouvoir être contaminés, ce n'est pas le cas des systèmes d'échange de chaleur entre le réacteur et le procédé industriel "client" (agroalimentaire, produits manufacturés, médicaments, réseau de chauffage urbain, etc.) », explique le gendarme du nucléaire.

Plusieurs projets déjà préinstruits

L'ASN surveille actuellement le développement d'une dizaine de projets, dont plus de la moitié bénéficie déjà de financements de la part de l'État. Tous ne sont cependant pas au même niveau de maturité technologique et, par conséquent, d'évaluation auprès de l'ASN et de l'IRSN. Ces derniers s'apprêtent, par exemple, à instruire le dossier d'autorisation de création (comportant un « design détaillé », la dernière étape de conception avant la réalisation d'un prototype) déposé par la start-up Jimmy. Celle-ci planche sur un réacteur à haute température (HTR) refroidi à l'hélium, d'une puissance de 10 MWth, associé à une usine d'assemblage de son combustible Triso.

Viendront ensuite, d'ici à la fin de l'année 2026, l'instruction (puis l'inspection) des projets Nuward et Calogena (un autre réacteur à eau légère, alimenté à l'uranium standard, d'une capacité de 30 MWth). En parallèle, l'ASN et l'IRSN travaillent à finaliser la « revue préparatoire » (étape préalable à l'instruction) de deux autres projets : celui de Naarea (un MSR de 80 MWth), d'ici au mois de septembre 2024, et celui de Newcleo (un réacteur à neutrons rapides au plomb, LFR, à deux dimensions possibles – 80 ou 450 MWth – et alimentés en combustible Mox), d'ici à la fin de l'année. Les cinq autres projets suivis (Hexana, Otrera, Blue Capsule, Thorizon et Stellaria) demeurent trop peu avancés.

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