La fusion nucléaire, la solution à nos problèmes énergétiques ?
Longtemps pointé du doigt, notamment à cause de ses risques radioactifs, le nucléaire est de nouveau au cœur des débats concernant la décarbonation de l’énergie. Les récents événements en Ukraine et l’arrêt de l’approvisionnement en gaz russe en Europe ont complètement stoppé le processus de dénucléarisation entamé il y a 10 ans en France et en Europe (exception faite de l’Allemagne qui a annoncé l’arrêt des derniers réacteurs le 17 avril 2023). Une crise énergétique aux multiples facteurs qui a poussé le gouvernement à agir et à accélérer le déploiement des énergies renouvelables et du nucléaire afin de sortir la France de sa dépendance aux énergies fossiles.
La stratégie du gouvernement
Le jeudi 10 février 2022, Emmanuel Macron a dévoilé sa nouvelle stratégie sur le nucléaire qui s’étalera sur 30 ans alors qu’EDF avait déjà annoncé le projet de construction de 6 réacteurs EPR2 (European Pressurized Reactor) pour une mise
en route du premier estimée entre 2035 et 2037 et que 8 autres réacteurs sont à l’étude. Cette accélération survient en marge des perturbations que connaît le réseau des réacteurs classiques avec 21 réacteurs à l’arrêt au 29 décembre 2022. Les causes évoquées sont principalement liées au vieillissement du réseau et de sa maintenance ainsi que la nécessité d’un renouvellement du parc existant.
Jusque-là, un seul réacteur EPR était en construction à la centrale de Flamanville. Baptisé Flamanville 3, d’une puissance de 1600 MW, il devait entrer en service fin 2022. Sa réception complète est finalement reportée à fin 2023 mais EDF annonce sur son site internet que le Flamanville 3 est entré dans sa phase de pré-exploitation et que «90% des bâtiments et plus de 80% des systèmes de la centrale ont d’ores et déjà été transférés aux équipes qui exploiteront le réacteur et qui assurent déjà la surveillance complète de l’installation 7j/7 et 24h/24».
Par ailleurs, un an après les annonces d’Emmanuel Macron, le Conseil de Politique Nucléaire (CPN) émet en février 2023 trois recommandations principales :
- Prolonger la durée de vie des réacteurs existants à 60 ans voire au-delà, afin d’assurer la continuité de la production d’électricité et éviter de mettre en tension le système électrique français ;
- S’assurer du bon déroulé des chantiers pour la construction des 6 EPR2 et tenir les délais ;
- Consolider le développement des SMR tout en valorisant le rôle de soutien et d’encadrement du CEA.
La stratégie du gouvernement prend donc forme et confirme sa volonté de déployer les nouvelles technologies au service du nucléaire civil français. RTE France, le gestionnaire du réseau de transport de l’électricité, préconise de son côté la construction d’au moins 8 EPR2 et maximum 14 afin de répondre à la demande en hausse. Mais force est de constater que les délais pour les livraisons de ces réacteurs sont importants et qu’ils ne répondront aux besoins énergétiques du pays que sur le long terme et partiellement.
Les SMRs, fruit de la recherche scientifique militaire
La solution aux problèmes énergétiques français viendrait peut-être du côté des technologies militaires. Nous pensons notamment aux SMRs (Small Modular Reactor), petits réacteurs de 10 à 300 MW qui sont construits de manière modulaire en usine. Une technologie déjà déployée sur les portes-avions et les sous-marins nucléaires. Un modèle français existe déjà : Nuward (Nuclear Forward), développé grâce à un partenariat entre EDF, TechnicAtome, Naval Group et le CEA. C’est un réacteur modulaire de 170 MW de type REP (Réacteur à Eau Pressurisée).
Le projet Nuward a été annoncé le 19 septembre 2019 à la conférence générale annuelle de l’AIEA à Vienne. Le premier design a été dévoilé par EDF le 6 avril 2021. Concrètement, le petit réacteur prend place dans un cube d’eau de 25 mètres sur 25 et sera semi-enterré pour le protéger. La cuve de Nuward serait de 4 mètres de diamètre et 13,5 mètres de haut et sera abritée sous une enceinte métallique, le tout logé dans une piscine. La chaudière nucléaire est basée sur la technologie de TechnicAtome qui est utilisée dans la propulsion nucléaire des sous-marins et du porte-avions Charles de Gaulle. Cité par la Tribune dans un article paru le 9 avril 2021, Loïc Rocard, PDG de TechnicAtome, a estimé que pour Nuward : « on parle de réacteurs qui en terme de puissance sont de l’ordre de 10 fois moins puissant qu’un EPR et de l’ordre de quatre fois plus qu’un réacteur de propulsion nucléaire navale ».
D’autres pépites françaises couvées par le CEA sont en train d’émerger. Nous pensons notamment à Stellaria qui développe un réacteur à sels fondus compact qui tient dans un cube de 4 m3. Le réacteur est présenté comme étant « la première pile régénératrice de combustible liquide au monde». C’est une pile capable de s’auto-recharger pendant plusieurs années et qui a vocation à être installée sur de grands sites industriels qui seront alimentés 7/24 en énergie et en chaleur. Le réacteur peut fonctionner avec plusieurs combustibles tels que l’uranium, le plutonium et même le thorium. De son côté, Hexana, startup également couvée par le CEA, développe «un système énergétique de conception innovante, sûr et de fabrication modulaire associant deux petits réacteurs modulaires à neutrons rapides refroidis au sodium et un stockage thermique couplé aux besoins industriels». Le système développé par Hexana s’intègre directement aux sites industriels et leur permet de générer l’énergie thermique nécessaire à leur décarbonation ainsi qu’une production d’électricité flexible.
« Améliorer les technologies pour réussir à mettre le soleil en boîte »
Ce nouveau cap intervient alors que le monde scientifique annonce une avancée majeure puisque le National Ignition Facility (USA) a annoncé fin 2022 avoir réussi une expérience de fusion nucléaire qui a libéré plus d’énergie que celle utilisée pour sa réalisation. Jusque-là, c’est la « fission », qui consiste à projeter un neutron sur un atome lourd (généralement de l’uranium 235), qui est utilisée dans les réacteurs nucléaires du monde entier. A noter que la France abrite ITER, plus grand projet de réacteur à fusion thermonucléaire dans le monde basé dans les Bouches-du-Rhône. Ce projet colossal, considéré comme le plus grand projet scientifique international, est un bel exemple de la coopération internationale. Mais ce dernier accuse un retard moyen de 5 ans dû à la crise sanitaire et à des défauts de soudure qui compromettent son étanchéité. A travers son Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (CEA-IRFM), le CEA est pleinement impliqué dans le projet implanté près du centre de Cadarache (Bouches-du-Rhône). Au cœur d’ITER, on retrouve un Tokamak, acronyme russe désignant une « chambre toroïdale avec bobines magnétiques ». Le CEA le définit ainsi : « Un tokamak est une machine capable de créer et confiner un plasma chaud à près de 150 millions de degrés, dans une cage magnétique, en forme d’anneau. C’est en quelque sorte un four qui permet de créer un plasma et de le maintenir en son cœur grâce à des champs magnétiques très puissants ». L’objectif pour ITER étant de prouver que l’opération pourrait produire plus d’énergie que ce qu’elle consomme.
En plus de son implantation sur le sol français, ITER utilise également les technologies françaises dans son développement. Ainsi, la plateforme 3DEXPERIENCE® de notre partenaire Dassault Systèmes est déployée dans ce projet sur plusieurs aspects. La 3DEXPERIENCE est notamment utilisée pour s’assurer du respect des normes internationales mais également dans la conception des pièces 3D du totamak. Dassault Systèmes a réalisé une étude de cas pour vous permettre de mieux comprendre ce projet colossal et ses enjeux et ainsi voir de façon concrète comment les technologie de Dassault Systèmes regroupées au sein de la plateforme 3DEXPERIENCE contribuent à révolutionner la fusion nucléaire et la production de l’énergie durable dans le monde.
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