Commission Schellenberger : les politiques et le CEA, des experts ostracisés Audition 10 ) Yves Bréchet

 1) La fonction de Haut-Commissaire au CEA : un devoir de franchise totale

J’ai occupé la fonction de Haut-commissaire à l’énergie atomique de 2012 à 2018, soit deux mandats de trois ans, à l’issue desquels j’ai souhaité ne pas être renouvelé. J’ai rejoint la compagnie Saint-Gobain en qualité de directeur scientifique en 2018. Depuis 2019, je préside le conseil scientifique de Framatome. J’ai conservé une activité de recherche et de collaboration avec des universités étrangères.

En quoi consiste la fonction de Haut-commissaire à l’énergie atomique ? …Il est ainsi le conseiller de l’exécutif pour les questions scientifiques et techniques relatives à l’énergie nucléaire. Il peut saisir les ministres intéressés de propositions relatives à l’orientation générale scientifique et technique du CEA.

…Il est membre du comité de l’énergie atomique, qui examine toutes les questions relatives au CEA…Il est le conseiller scientifique et technique de l’administrateur général du CEA pour l’orientation générale de l’établissement, ce pour quoi il est assisté d’un conseil scientifique, qu’il préside…Il est responsable de la chaîne de sécurité de l’intégrité des moyens concourant à la dissuasion et ne relevant pas du ministère de la défense…

Chaque titulaire de la fonction l’exerce avec son style propre. Pour ma part, j’ai adopté un positionnement exclusivement technique, et transmis mes rapports aux autorités concernées, à l’exclusion de toute diffusion publique. J’ai théorisé cette pratique de la façon suivante : ce devoir de réserve absolu, revendiqué dès ma nomination, va de pair, à mes yeux, avec un devoir de franchise totale. Je ne me suis jamais départi ni de l’une, ni de l’autre.

Les documents émanant du Haut-commissaire sont à diffusion restreinte. Tous ont systématiquement été transmis aux conseillers techniques des ministères concernés, principalement ceux chargés de l’environnement et de l’énergie, de l’industrie, de la recherche et de la défense, ainsi qu’aux cabinets du Premier ministre et du Président de la République.

En six ans, j’ai dû rédiger ou piloter environ 4 000 pages de rapport… Haut-commissaire, n’excédant pas dix pages, portaient sur un point nécessitant une information directe et rapide. Par exemple : Sur la nécessité des RNR, Opportunité des petits réacteurs modulaires (SMR), Radiothérapie, Épidémiologie des cancers de la thyroïde, Les échelles de temps dans le nucléaire, Opportunité de développer la filière thorium, La participation française aux rapports du GIEC ou encore La chimie séparative au CEA et son application hors nucléaire.

 

2) Comment la cohérence d’une stratégie industrielle a cédé la place à l’opportunisme d’une stratégie de communication

 

L’électricité produite par le nucléaire est essentiellement décarbonée. Dans une optique de lutte contre le réchauffement climatique, il est absurde de dépenser des milliards pour la décarboner. Le démantèlement des centrales est une technologie certes maîtrisée, mais qui créera moins d’emplois que leur fermeture n’en supprime.

 

Le fonctionnement des centrales est sûr. La létalité de l’énergie nucléaire est faible, par comparaison avec les autres sources d’électricité, notamment les sources fossiles. La gestion des déchets est garantie par les technologies de leur vitrification et de leur stockage géologique profond, dans lesquelles la France a une avance reconnue.

 

Le problème des ressources en uranium est résolu par la technologie des neutrons rapides et par la fermeture du cycle, qui permettent d’utiliser l’uranium appauvri et de maintenir le bilan en plutonium. La filière à neutrons rapides, dans laquelle la France était pionnière, a été abandonnée en 2018, par une décision à courte vue qui restera dans l’histoire comme un modèle de stupidité ou de cynisme.

 

Il importe de comprendre comment la cohérence d’une stratégie industrielle a cédé la place à l’opportunisme d’une stratégie de communication. L’historique de la filière et l’inventaire des difficultés industrielles rencontrées permettent de mieux comprendre la situation actuelle…

Ne pas avoir construit de réacteurs pendant les vingt ans qui ont suivi (le plan Messmer) a induit une perte de compétences industrielles, une dégradation de l’outil de production et un délitement du tissu de sous-traitants, dont nous payons aujourd’hui le prix. La doctrine de libéralisation des marchés appliquée à l’électricité, dont la nature non stockable demeure à ce jour incontournable, et la démission des États européens face au besoin pourtant croissant de fournir à tous les citoyens une énergie à bon marché, a amené à une déstructuration ayant pour conséquence une situation économiquement et politiquement intenable, caractérisée par des prix négatifs et une déstabilisation des réseaux.

La gestion de l’intermittence des énergies renouvelables (ENR) et leur déploiement massif, conjugué à la perte de capacités pilotables, signalée à plusieurs reprises par l’autorité de sûreté nucléaire (ASN), ont induit une grave dépendance au gaz à l’échelle européenne, présentant un risque géopolitique grave. Je pourrais ajouter aujourd’hui que l’histoire récente nous en donne la preuve.

Le prix à payer pour ces erreurs historiques sera lourd. La destruction, à l’heure même de l’urgence climatique, de ce qui a été un fleuron industriel du pays et qui constitue l’un de ses meilleurs atouts dans la lutte contre le dérèglement climatique, l’absence de stratégie claire de remplacement du parc dans le domaine électronucléaire, le sacrifice d’outils industriels amortis et au fonctionnement sûr, la confusion entretenue entre la lutte contre le réchauffement climatique, qui suppose une décarbonation de notre énergie, le manque de lucidité sur les liens organiques entre la dissuasion nucléaire et la propulsion, et les technologies industrielles civiles, tout cela relève au mieux de l’ignorance, au pire de l’idéologie.

3) L’arrêt de la filière à neutrons rapides ou l’étranglement discret du nucléaire

Sauf à supposer que personne, dans les ministères et les administrations, ne lit les rapports techniques, la décision d’arrêter le projet Astrid a été prise en connaissance de cause. J’ai rédigé quatre notes à ce sujet. Le CEA a remis, lors d’une réunion interministérielle, un dossier très complet, tant sur les aspects techniques du projet que sur ses implications industrielles et en termes de relations internationales, concernant notamment les collaborations initiées avec le Japon. J’ai de surcroît remis un rapport détaillé sur les options de fermeture du cycle et son état de maturité.

La note que je vais vous lire date d’août 2017, soit juste avant que la décision ne soit officiellement prise. Elle remet en perspective la décision à prendre, à l’aune de soixante-dix ans d’investissement du contribuable, et décrit, en des termes non techniques, les conséquences de la décision qui était sur le point d’être prise.

La question de la fermeture du cycle des matières nucléaires constitue une illustration de la nécessité d’une instruction technique approfondie des dossiers. La fermeture du cycle vise à éviter l’accumulation des déchets nucléaires, principalement constitués de plutonium, et à tirer le maximum d’énergie des matières premières issues du minerai d’uranium.

Il se trouve que les réacteurs à neutrons rapides (RNR) sont capables de brûler tous les isotopes du plutonium, donc de transformer ce déchet en ressource, et peuvent également brûler l’uranium naturel et l’uranium appauvri. Ils peuvent donc transformer les déchets en ressource et consommer toutes les matières fissiles issues de la mine.

À l’heure actuelle, personne n’est capable de dire quelle proportion d’énergie décarbonée non nucléaire est compatible avec nos sociétés industrielles. On ne sait pas quelles sont les capacités de stockage réalistes. On ne sait pas quelles modifications du réseau de distribution sont indispensables. On ne sait pas quelle part de production et de consommation localisées est compatible avec un mix énergétique donné. Quant à la production d’électricité décarbonée à partir d’énergies fossiles, rendue possible par un stockage de masse du CO2, elle est à ce jour un vœu pieux.

Quoi qu’il en soit, l’utilisation, même « modérée », du nucléaire impose de fermer le cycle, sous peine de laisser la filière nucléaire s’étouffer sous ses propres déchets. Ne pas fermer le site condamnerait à terme le nucléaire dans notre pays.

Renoncer à cette option sans le dire forcerait la décision politique de façon malhonnête, en donnant de facto au nucléaire un statut d’énergie de transition. La conserver préserve au contraire la possibilité de l’usage du nucléaire dans la proportion qui sera nécessaire, car, à tout moment, les flux de matière entrant et sortant seront équilibrés, sans accumulation s’agissant des déchets non ultimes. Ne pas fermer le cycle, c’est rendre le nucléaire non viable car non durable. C’est irresponsable et politiquement indéfendable, car cela prive le politique d’une marge de manœuvre et revient de facto à décider à sa place…

L’arrêt du programme Astrid a été pris au plus haut niveau de l’exécutif, par le Président de la République et le Premier ministre. Toutes les informations étaient disponibles et ont été sciemment ignorées.

4) Les relations entre expertise scientifique et politique

Pourquoi, en six ans de mandat et malgré mes demandes réitérées, le comité à l’énergie atomique n’a-t-il été réuni que deux fois, dont une seule dans sa configuration légale, et non chaque année, comme il l’a été s’agissant du nucléaire militaire, soit dit en passant ? Pourquoi est-il rarissime de recevoir un retour sur un rapport technique ? Pourquoi tant de rapports, tels le rapport d’Escatha-Collet-Billon, disparaissent-ils sans laisser de traces ? Pourquoi les avis réitérés de l’Académie des sciences et de l’Académie des technologies sont-ils reçus dans un silence poli ?

Ces dysfonctionnements ont des causes profondes.

La première est malheureusement l’inculture scientifique et technique de notre classe politique. Au temps de la génération qui a reconstruit le pays, les élèves de l’ENA recevaient un cours de Louis Armand, arrière-grand-père de votre rapporteur, sur les sciences et les technologies de la France industrielle. Il faut avoir eu ce cours en mains pour comprendre ce que cela signifiait. Sans faire d’eux des ingénieurs, il leur donnait la mesure du problème. Cette connaissance les rendait bien plus efficaces que ne le sont des ingénieurs n’ayant d’ingénieur que le titre.

La seconde est le rôle des conseillers techniques dans les cabinets ministériels. Quel que soit le prestige de leur diplôme, ils sont censés conseiller, sur des sujets qu’ils ne maîtrisent généralement pas, un ministre qui ne se pose même pas la question. Trop souvent, leur préoccupation première est de ne dire à leur ministre que ce qu’il a envie d’entendre, pour ne pas nuire à leur carrière à venir. Il n’est guère surprenant que lesdits conseillers ne manifestent qu’un enthousiasme limité à l’idée de réunir un comité à l’énergie atomique qui aurait tôt fait de mettre à jour leurs lacunes.

Au fond, par-delà la question du nucléaire et de la souveraineté énergétique, c’est l’instruction scientifique et technique des dossiers politiques qui doit être repensée de fond en comble. Que les corps techniques de l’État forment correctement leurs jeunes au lieu de se contenter d’être les chiens de garde de chasses gardées ! Que les conseillers soient en état de conseiller, ce qui suppose qu’ils réapprennent à analyser le fond des dossiers et à l’éprouver auprès des experts qui leur font rapport, au lieu d’être nommés sur la foi d’un titre fraîchement acquis !

De telles instances existent ailleurs, notamment aux États-Unis et au Royaume-Uni, et fonctionnent. J’ai eu à examiner les rapports Quadriennal Energy Review (QER) et Quadriennal Technology Review (QTR) sur la transition énergétique produits sous la présidence de Barack Obama

Le comité civile de l’énergie atomique M. le président Raphaël Schellenberger. Je résume. Le comité civil de l’énergie atomique, qui, selon la loi, doit être réuni une fois par an,…MYves Bréchet. Sous la présidence du Premier ministre.  M. le président Raphaël Schellenberger. …n’a, à votre connaissance, été réuni que deux fois depuis 2012. M. Yves Bréchet. Oui.

 

Je l’ai vu réuni une fois à mon arrivée, présidé par Mme Fioraso, qui était ministre de la recherche_pas par le Premier ministre –, puis une seconde fois sous la présidence de Manuel Valls, Premier ministre. Ce sont les deux seules fois, en six ans, où je l’ai vu réuni ; à ma connaissance, il ne l’a pas été depuis que je suis parti.

L’État est une merveille qui est capable de faire fonctionner ses propres institutions contre ses  propres lois. Je trouve cela absolument fascinant.

J’ai mis longtemps à comprendre la raison pour laquelle le comité n’était pas réuni. Chaque année, je demandais qu’il le soit et, chaque année, les conseillers des ministères disaient « c’est compliqué, ça n’intéresse pas les ministres, on ne trouvera pas de date dans l’emploi du temps ». J’avais beau leur dire que c’était dans les textes, que la loi l’imposait, rien n’y faisait.

En fait, c’est très simple : quand vous n’instruisez pas correctement les dossiers, vous n’avez sûrement pas envie que des dossiers correctement instruits par des gens qui connaissent le sujet – même si vous pouvez les accuser d’être biaisés – arrivent sous les yeux de ceux qui vous considèrent comme conseillers. Donc la structure a été vidée de son contenu. Le dysfonctionnement de l’analyse scientifique et technique des dossiers en ce qui concerne l’énergie atomique – j’espère que ce n’est pas vrai partout – se manifeste aussi dans le dysfonctionnement organisationnel.

Atouts et faiblesses de la filière nucléaire

La filière électronucléaire française demeure un atout du pays. En héritage de décennies d’investissement, les compétences scientifiques et techniques demeurent au sein du CEA, d’EDF, de Framatome et d’Orano. Lorsqu’elles sont mobilisées dans un contexte où l’outil industriel est fiable et la réglementation stable, par exemple en Chine et au Royaume-Uni, nous voyons que l’atout industriel existe encore et reste de bon niveau.

Toutefois, il faut bien admettre que les tergiversations multiples des gouvernements successifs dans la politique nucléaire ont grandement endommagé la réputation de la France comme partenaire fiable – mais pas son image de ressource de compétences « à pomper », ce qui n’est pas exactement la même chose qu’un partenariat. En ce qui concerne l’industrie nucléaire à l’export, les pays qui gagnent sur les marchés internationaux sont ceux dont la filière est fortement soutenue par leur État, comme le démontrent les exemples de la Corée du Sud, de la Russie, de la Chine et à présent des États-Unis.

Le drame de l’électronucléaire français, qui est techniquement solide s’il est associé à un tissu industriel mobilisé, a trois causes. Tout d’abord, la perte, depuis une trentaine d’années, du tissu industriel et des compétences en matière de gestion des très grands projets, dont nous n’avons pas fini de subir les conséquences dans de nombreux secteurs. Ensuite, l’absence de politique claire et la multiplication de discours non suivis d’actions concrètes depuis plusieurs années – le contraste avec le plan Messmer est cruel. Tant qu’il n’y aura pas de politique claire avec des engagements clairs et concrets dans la durée, le domaine du nucléaire restera en dessous de ce qu’il doit être. Enfin, la conjonction de flottements décisionnels, de politiques pusillanimes, de dirigeants d’entreprises ayant peur de leur ombre et de froisser le prince, et la démultiplication d’autorités de sûreté dont le travail de qualité est entravé par des communications intempestives. Tout cela rend très difficile la conduite d’une politique industrielle et énergétique rationnelle, et amène à mettre hors service, au pire moment, des outils industriels qui pourraient remplir leur fonction de façon tout à fait sûre.

Les atouts restants du nucléaire français peuvent et doivent contribuer à la souveraineté industrielle et énergétique du pays, ce qui suppose – j’espère que votre commission d’enquête fera passer ce message – de prendre enfin le taureau par les cornes. Il faut prendre conscience du caractère essentiel de l’énergie et de l’atout que nous avons en mains en cessant de le sacrifier à une soumission sans discernement à des intérêts qui ne sont pas les nôtres. Il faut comprendre enfin la temporalité des actions : on répond aux exigences du jour avec les technologies disponibles, on prépare l’avenir par la recherche, on réalise aujourd’hui par les investissements qui ont été décidés hier.

Il faut nommer aux postes clés des personnes compétentes et courageuses ayant le sens du bien public.

Ce sont des Marcel Boiteux, des Michel Hugues, des Jean-Claude Leny, des André Giraud, des Robert Dautrey qu’il faut mettre aux manettes ! Je suis persuadé qu’ils existent encore, mais on ne les trouve pas courbés dans les couloirs des ministères ni pliés dans les valises des compagnons de route.

Sur le CEA et les ENR

La mutation du CEA en Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEAEA) témoigne de cet opportunisme et de la volonté de l’établissement, grande maison aux volontés impérialistes nullement négligeables, de préempter ce sujet chéri dans les ministères. Au sein du CEA, les ENR constituaient un État dans l’État, dont le patron avait son rond de serviette au ministère. En revanche, la défense de son action dans le domaine du nucléaire civil, qui n’était pas bien en cour, a été une lutte de tous les instants, menée courageusement par les deux administrateurs généraux avec lesquels j’ai travaillé.

Sur la sécurité, l’IRSN et l’ASN

La démultiplication d’autorités de sûreté dont le travail de qualité est entravé par des communications intempestives.

Disposer d’une autorité de sûreté indépendante comme l’ASN est un atout. Mais la concurrence médiatique à laquelle se livrent l’ASN et l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) n’est pas une bonne idée.

Le nucléaire est le seul domaine où l’on considère qu’une instruction sera meilleure si elle est réalisée sur la place publique. Le secret de l’instruction vise au contraire à mener un examen critique dépassionné des sujets. Autant il semble sain que les dossiers instruits sortent sur la place publique, autant exposer le problème revient à encourager le catastrophisme, ce qui a des conséquences délétères.

En tant qu’ingénieur, lorsque je suis confronté à un défaut dans les matériaux des centrales, je m’interroge non sur la non-conformité au règlement, mais sur la dangerosité du défaut, pour estimer s’il appelle une action immédiate, avant l’hiver. Puis, j’essaie de le reproduire pour en trouver les causes. Cela se fait calmement, hors de l’arène, de façon à parvenir à une décision qui tienne debout….

 

Commission Schellenberger : Philippe Knoche, PDG d’Orano

Commission d’enquête visant à établir les raisons de la perte de souveraineté et d’indépendance énergétique de la France- Commission Schellenberger

Sur Orano :  Plusieurs pays, dont le Royaume-Uni, ont perdu leurs compétences en matière de recyclage. Je suis donc extrêmement fier des équipes du nucléaire français, d’Orano en particulier, qui portent ces technologies. Elles ont besoin de visibilité et d’anticipation, car les industriels s’accommodent mal des stratégies de stop & go ou clignotantes. Nous sommes résilients aux crises, qu’il s’agisse de la crise Covid-19 – nous produisions alors à 80/90 % de notre capacité – ou du drame de la guerre en Ukraine. De véritables forces existent dans l’industrie nucléaire française, en particulier du côté de ces équipes, et ce malgré le désert que nous avons traversé.

Sur l’abandon d’Astrid et le futur des réactuers neutrons rapides : un decéiosn résultant des choix politiques, pas scientifiques

Sur la forme, nous avons effectivement été associés à cette prise de décision. Sur le fond, j’y ai été associé dans des conditions qu’il convient de préciser. À l’époque, Areva sortait de restructuration. L’entreprise n’était pas réellement financeur du programme Astrid, ou seulement de manière marginale, et ce sont surtout des équipes du CEA et d’Areva – aujourd’hui passées chez Framatome – qui travaillaient sur le sujet. Dès lors que l’État a annoncé de fortes réductions des budgets du CEA, et dès lors qu’EDF a annoncé ne pas pouvoir financer au niveau souhaitable en raison de contraintes financières découlant du mécanisme d’accès régulé à l’électricité nucléaire historique (ARENH), il était impossible pour Areva – puis Framatome et Orano – de financer ces recherches et développements, étant entendu que nous étions nous-mêmes sous pression économique. Toute traversée du désert vous confronte à des choix. En l’absence de carburant, il convient d’abandonner certains véhicules en se concentrant sur les autres : c’est le choix qui a été opéré.

Néanmoins, cela n’enlève rien à l’avantage des réacteurs rapides dans la gestion du cycle nucléaire. Nous avons simplement dû procéder, sous contrainte budgétaire, à des arbitrages en termes de recherche et développement (R&D).

Aujourd’hui, plusieurs sortes de réacteurs rapides existent, avec des maturités technologiques et des enjeux extrêmement différents. L’avancement technologique sur les réacteurs à sodium, dont la France a été leader mondial, est tout à fait différent de ce que l’on observe sur les autres types de réacteurs. Près de cinquante start-up dans le monde – notamment aux États-Unis – travaillent sur les réacteurs avancés, dont dix qui ont été sélectionnées et cinq que nous fournissons et qui sont aidées par le gouvernement américain, ce soutien consistant à favoriser l’émergence de plusieurs entreprises de conception de réacteurs. Nous fournissons également deux start-up sélectionnées et financées à hauteur de plusieurs milliards de dollars pour construire leur premier prototype. L’un d’eux est un réacteur au sodium, élaboré par l’entreprise TerraPower de Bill Gates, qui développe également un autre réacteur rapide à sels fondus, alimenté par du combustible liquide, qui ne présente absolument pas le même degré de maturité technologique – il n’en a jusqu’ici existé qu’un seul fonctionnel durant trois ans.

Sur les SMR à combustible très enrichis : pas assez d’investissements, l’Europe à la traine

M. le président Raphaël Schellenberger. Dans le débat public, la discussion autour des SMR élude la question du combustible et de son niveau d’enrichissement. Certains projets reposent sur des niveaux d’enrichissement non usuels et particulièrement élevés au regard de la réglementation. Comment appréhendez-vous cet enjeu ?

 

M. Philippe Knoche. Les réacteurs précités peuvent utiliser des combustibles enrichis jusqu’à 20 % en uranium, contre 5 % pour le combustible classique. Ces réacteurs présentent l’avantage de fonctionner beaucoup plus longtemps sans besoin de recharge et/ou d’être beaucoup plus compacts.

 

Il s’agit d’un horizon complet d’innovation que les États-Unis ont cherché à atteindre en levant ce seuil de 5 % qu’ils avaient eux-mêmes imposé de manière informelle depuis plusieurs décennies. En termes d’enrichissement, le passage de 5 à 20 % ne requiert par d’autres technologies que celles déjà utilisées pour le passage de 0,7 à 5 %. Les usines doivent être adaptées, mais sans rupture technologique. Des installations dédiées sont à prévoir pour l’entreposage, le transport et la déconversion, pour lesquelles les barrières technologiques ont toujours été maîtrisées ; si certaines installations ont été arrêtées depuis vingt ans et ont été détruites, nous disposons toujours des procédés.

 

Le marché n’existe pas actuellement, mais les matières enrichies à 20 %, uniquement d’approvisionnement russe, alimentent des réacteurs de recherche, des réacteurs à but médical ou des prototypes de réacteurs avancés, qui cherchent désormais de nouvelles sources d’approvisionnement. Si les États-Unis ont dégagé un budget de 700 millions de dollars sur ce type de sujet, aucun fonds dédié n’existe au titre de France 2030, qui se concentre sur la conception de réacteurs et non sur le cycle associé. Pour notre part, nous avons publiquement indiqué que nous travaillions sur des combustibles commerciaux enrichis à 6, 7 ou 8 %, sachant que certains clients pourraient vouloir allonger les cycles des réacteurs existants, ainsi que sur des combustibles enrichis jusqu’à 20 %, de manière à soutenir les réacteurs de recherche.

 

M. le président Raphaël Schellenberger. Avec vos installations d’envergure industrielle, jusqu’à quel niveau êtes-vous autorisés à enrichir l’uranium ?

 

M. Philippe Knoche. Nous enrichissons jusqu’à 5 %, mais seules de faibles modifications sont nécessaires pour passer à 6 %, tandis que le cadre réglementaire est relativement adapté à 8 %. Nous devons en revanche soumettre des dossiers aux autorités compétentes en fonction des pays.

 

George Besse = trois centrales nucléaire de plus !

M. le président Raphaël Schellenberger. Vous avez réalisé un important investissement industriel en fermant l’usine Eurodif et en ouvrant l’usine Georges-Besse II. Un chiffre m’a particulièrement marqué : vous êtes passés d’un besoin de puissance de 2 500 mégawatts pour la première à 50 mégawatts pour la seconde. Autrement dit, Orano a rendu l’équivalent de trois tranches nucléaires au réseau national. Pouvez-vous préciser à quelle date est intervenu ce changement ?

M. Philippe Knoche. l’arrêt d’Eurodif – intervenu en 2010, 2011 ou 2012 – fut particulièrement visible à l’époque. En revanche, je confirme que ce changement n’est pas anodin par rapport à l’analyse de la demande, de même qu’il n’est pas anodin en termes géographiques, dans la mesure où le sud-est est très demandeur de génération électrique. À ma connaissance, EDF et RTE étaient tout à fait intéressés de récupérer cette production électrique. J’ignore toutefois comment cette nouvelle donne a été prise en compte dans les simulations d’évolution de la consommation, puisque je ne travaillais pas sur ces sujets à ce moment. Quoi qu’il en soit, il est vrai que l’évolution technologique entre les deux usines est tout bonnement incroyable. Pour prendre une image parlante, Orano intervient généralement sur des objets aussi technologiques qu’une Formule 1 électrique et aussi grands qu’une cathédrale. Dans le cas présent, nous sommes passés d’une technologie à dimension de cathédrale à une technologie très modulaire, très numérisée et très économe en énergie.

M. le président Raphaël Schellenberger. C’est comme si nous avions construit, en 2012, trois tranches nucléaires de 900 gigawatts dans le parc national. Or cela n’a pas été pris en compte dans l’évolution des scénarios, ce qui peut masquer certaines réalités de construction de ces scénarios.

M. Philippe Knoche. De manière générale, les systèmes complexes sont difficiles à vulgariser, et l’on préfère parfois se focaliser sur quelques symboles, alors que la réalité est souvent plus complexe et doit être présentée dans la nuance. À nous de l’expliquer.

Sur l’approche intégrée et les forges du Creusot et l’EPR d’Olkiluoto

L’approche stratégique One-Stop Shop est la capacité à vendre à la fois de l’uranium, du combustible et des réacteurs. Si Areva a été démantelé pour des raisons d’exécution et de mise en œuvre, le producteur d’uranium canadien Cameco a récemment racheté la société américaine Westinghouse, tandis que les Russes ont toujours vendu des réacteurs avec le combustible et les matières associés. Inversement, les Britanniques ont échoué. Il s’agit bien d’une question de mise en œuvre et de capacité, pour une entreprise, à délivrer ce qu’elle a promis. Celle-ci est indépendante de la question relative à la fabrication de cuves, qui induit des enjeux de savoir-faire industriel et de mise à niveau.

 

J’ai dû gérer la situation du Creusot, qui était confronté à l’évolution de la réglementation et du savoir-faire industriel. Nous avons été les premiers à souligner que nos forges n’appliquaient pas les meilleures techniques industrielles du moment. Depuis, de grands forgerons mondiaux ont admis ne pas maîtriser ce type d’opérations aussi bien qu’espéré. Désormais, grâce aux investissements réalisés au Creusot et bien décrits par Bernard Fontana, Framatome a le savoir-faire industriel, maîtrise ces opérations et dispose d’outils industriels complètement rénovés, sachant qu’ils n’avaient pas été renouvelés depuis la construction du parc

 

Professionnellement, il fut très traumatisant de construire dans ces conditions : design inachevé, Supply Chain et base technologique et industrielle qui n’avaient pas été à la même phase de la construction depuis vingt ans, compétences perdues, construction à l’international sans construction préalable en France, etc. Tous les critères de dysfonctionnement étaient réunis. Néanmoins, notre concurrent américain a rencontré des difficultés encore plus grandes. La France ne doit donc pas "jeter le bébé avec l’eau du bain". L’EPR est un produit construit pour soixante ans, reconnu extrêmement sûr par les autorités de sûreté, et même s’il n’est pas le seul réacteur capable de répondre à la demande, les équipes qui ont traversé le désert en construisant le réacteur méritent le respect.

 

M. Antoine Armand, rapporteur. Vous ne partagez donc pas l’avis de M. Proglio selon lequel l’EPR serait inconstructible.

 

M. Philippe Knoche. L’EPR est constructible, puisqu’il tourne, mais il est indéniable que de nombreux objets sont plus simples à construire. Sa construction en Chine semble toutefois plus facile que dans le monde occidental, où les grands projets sont difficiles à faire avancer. Lorsque mes amis allemands me charrient sur le temps de construction de l’EPR, qui est évidemment dramatique et qui n’est pas à reproduire, je leur rappelle que l’EPR est entré en fonction avant l’aéroport de Berlin, dont la construction a débuté lors de la chute du Mur en 1989/1990….

 

Sur la disponibilité du combustible

 

Rappelons à nouveau que 100 grammes d’uranium équivalent à 1 tonne de pétrole. Les stocks disponibles chez les clients et aux différents niveaux de la chaîne représentent plusieurs années de consommation. Si l’une des sources d’approvisionnement représentant 20 à 30 % venait à défaillir, nos autres sources d’approvisionnement et nos deux ans de stocks nous permettraient de gérer une décennie et nous donneraient le temps de nous retourner. Il s’agit bien entendu de chiffres moyens, et les clients n’aborderont pas pareillement la situation suivant leur niveau de stocks.

 

Si nous sommes vigilants aux aspects géopolitiques, nous savons aussi que les réserves d’uranium naturel se trouvent à 40 % dans des pays de l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE), ce qui constitue un amortisseur non négligeable. Par ailleurs, l’équilibre entre intérêt économique de court terme et intérêt de stabilité de long terme fait que nous étions tout à fait d’accord avec la mise sous cocon de la mine McArthur au Canada : dès lors que les conditions de marché sont mauvaises, il est préférable de conserver une réserve sûre pour le long terme. Quoi qu’il en soit, la diversité de nos sources d’approvisionnement – tant en termes géographiques que de partenaires mondiaux ou de technologies – nous permet d’être sereins par rapport à notre sécurité à court terme, pour cet hiver comme pour le prochain.

 

Vous avez évoqué à juste titre le développement du nucléaire, étant entendu que nous aurons besoin de cinq à dix fois plus d’électricité décarbonée d’ici 2050, avec au moins un facteur deux pour le nucléaire selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) et l’Agence internationale de l’énergie (AIE). Il est donc vrai que nous aurons besoin de plus de ressources, mais les réserves et ressources d’uranium sont aujourd’hui estimées à un siècle, y compris avec l’agrandissement du parc nucléaire. À long terme, je n’anticipe pas de hausse du prix de l’uranium aussi forte que celle ayant récemment affecté d’autres ressources naturelles ; historiquement, la livre d’uranium oscille entre 20 et 120 dollars, pour un prix actuel de 50 dollars. Bien entendu, l’augmentation de la demande à horion 2030/2040 conduira à une consommation accrue d’uranium, ce qui nécessitera l’ouverture de nouvelles mines. Cela dit, pour un électricien opérant une centrale nucléaire, passer de 20 à 50 dollars la livre d’uranium ne révolutionnera pas le coût de son mégawattheure

 

Boucler le cycle du combustible , le budget du CEA est insuffisant.

 

M. Antoine Armand, rapporteur. Est-il un peu insuffisant ou faudrait-il vraiment aller plus loin pour traiter correctement la question de la fermeture du cycle – je ne parle pas de l’industrialisation d’un RNR – et être près dans un pas de temps déterminé ?

 

M. Philippe Knoche. Je ne connais pas parfaitement le budget du CEA, mais Orano confie l’essentiel de sa R&D d’aval du cycle au CEA. En outre, l’essentiel de notre budget de R&D porte sur l’aval du cycle, puisque les technologies d’enrichissement et de conversion sont nucléaires. Nous disposons aussi de budgets d’exploration et de jumeaux numériques, mais l’aval du cycle concentre bien l’essentiel de notre budget de R&D, à hauteur de plus de 100 millions d’euros, soit 3 % de notre chiffre d’affaires. Or nous devrions idéalement doubler cet ordre de grandeur. L’aval du cycle représente aujourd’hui 2 ou 3 euros par mégawattheure, mais nous devrions probablement, dans les années à venir, doubler ce montant pour renouveler notre approche. Chaque année, nous investissons 1 % de la valeur d’une usine en maintenance, ce qui n’est pas viable sur une quinzaine d’années. D’importants efforts financiers sont donc à prévoir.

Par ailleurs, une partie du budget nucléaire du CEA est consacrée au démantèlement, et toute augmentation du budget du CEA lui permettrait d’investir davantage dans la recherche.

 

Nous savons démanteler !

M. Philippe Knoche. Je suis ravi d’entendre, madame Laernoes, que vous ne souhaitez pas la mort du nucléaire. Si j’ai bien compris votre propos, vous cherchez avant tout à savoir si nous savons démanteler des centrales nucléaires et si nous avons suffisamment provisionné pour ce faire. Je vous confirme donc que nous savons démanteler des réacteurs nucléaires. Nous avons d’ailleurs terminé, avec nos équipes américaines et l’appui de nos équipes européennes, le démantèlement des parties principales du réacteur américain de Vermont Yankee, quatre ans après que le projet nous a été confié. Il s’agit du deuxième réacteur que nous démantelons aux États-Unis, après celui de Cristal River, avec des budgets comparables à ce qui existe en France, mais avec beaucoup moins de complexité qu’en Europe. Nous allons par exemple découper la cuve en cinq à dix pièces, alors que l’Europe nous impose – du fait des filières de déchets et d’un ensemble de contraintes – de la découper en dizaines voire centaines de pièces. Je confirme donc que nous savons démanteler des réacteurs et qu’il est possible de procéder plus simplement ailleurs, étant entendu que nous procédons selon la réglementation propre à chaque pays.

Commission Schellenberger : témoignage de Jean-Marc Jancovici

Commission d’enquête visant à établir les raisons de la perte de souveraineté et d’indépendance énergétique de la France- Commission Schellenberger

Témoignage de Jean-Marc Jancovici : extraits

Pétrole et fossile : « Je ne crois pas à la possibilité de faire une civilisation telle que celle que nous connaissons actuellement sans combustible fossile. »

Economie et physique :  "Presque tous les scénarios énergétiques partagent une faiblesse, à savoir de placer l’économie comme une donnée d’entrée. Or, de mon point de vue, l’économie est une donnée de sortie., c’est parce que nous avons des ressources que nous sommes capables d’avoir un système économique. S’il n’y avait pas d’atomes de fer sur Terre, il n’y aurait pas d’immeubles tels que nous les construisons aujourd’hui avec des armatures en fer. La disponibilité des ressources est donc un facteur limitant de la production économique."

Renouvelables : le problème du cuivre

« Au vu des quantités de cuivre impliquées dans le développement de tout ce qui est électrique, il est évident qu’en France, nous ne pouvons pas déployer quoi que ce soit de significatif comme mode renouvelable — ou même non renouvelable — et comme usage aval électrique sans importer du cuivre. Je ne sais pas si ce sera facile ou difficile.

Concernant le cuivre, une information a récemment été publiée par l’agence internationale de l’énergie (AIE), disant que les mines de cuivre en fonctionnement et en cours de développement dans le monde passeraient leur pic entre maintenant et dans deux ans. Or, pour que de nouveaux projets de mines voient le jour, il faut compter entre dix et quinze ans.

« Concernant le cuivre, il me semble que l’ordre de grandeur est supérieur à dix entre le solaire et le nucléaire pour la quantité de cuivre par kilowattheure produit. Ainsi, si nous voulons produire des énergies décarbonées, nous sommes moins dépendants si nous faisons du nucléaire que si nous faisons un système solaire. En outre, d’une manière générale, les énergies renouvelables exploitant des sources diffuses (donc le vent et le soleil) ont besoin de davantage de collecteurs pour avoir la même quantité d’énergie à l’arrivée, sans parler du fait que nous avons besoin de sources concentrées — pour maintenir un système pas trop éloigné du système actuel —  et, éventuellement, de stocker, ce qui demande également des moyens supplémentaires, notamment des métaux. Développer la filière nucléaire ne permet donc pas d’être indépendants mais d’être moins dépendants que d’autres options concernant les métaux »

Sur l’éolien ; des limites physiques contrairement au nucléaire

« le vent n’est pas toujours régulier en permanence alors que la puissance d’une éolienne dépend du cube du vent. Si la vitesse du vent est divisée par deux, la puissance électrique fournie est divisée par huit. À l’échelle de l’Europe, même avec l’interconnexion de toutes les éoliennes européennes, l’ensemble du parc éolien peut descendre à moins de 5 % de la puissance installée. Nous ne pouvons donc pas avoir un système purement éolien. En outre, même en ajoutant du solaire — qui est un peu contracyclique par rapport à l’éolien —, l’ensemble des deux ne permet toujours pas de garantir l’approvisionnement.

Ces énergies ont une limite en termes d’emplacements et de matériaux, car elles sont beaucoup plus intensives en métal que les modes centralisés que nous avons l’habitude d’utiliser jusqu’à maintenant. Ces limites sont plutôt physiques, a contrario des limites du nucléaire, qui sont plutôt liées aux compétences et au consensus »

Le nucléaire durable Passer à la quatrième génération sans tarder

« La quatrième génération semble être le grand déterminant de la possibilité de disposer d’un nucléaire « durable » à l’avenir. Le nucléaire que nous exploitons aujourd’hui utilise un isotope très minoritaire de l’uranium, à savoir l’uranium 235, présent à environ 0,7 % dans l’uranium naturel. En raison des quantités récupérables d’uranium sur terre, en ordre de grandeur, si nous voulions remplacer une fraction significative des centrales à charbon mondiales par du nucléaire, il n’y aurait pas assez d’uranium 235 pour que cela fonctionne pendant des siècles. Pour que le nucléaire soit durable, il faut absolument passer à la quatrième génération, capable d’exploiter soit l’uranium 238 soit du thorium, sans trop tarder car, pour démarrer ces réacteurs de quatrième génération, nous avons quand même besoin du seul matériau fissile trouvable sur terre, à savoir l’uranium 235. En passant à la quatrième génération, nous serions capables d’exploiter les stocks d’uranium 238 « 

« Si nous nous mettons en « économie de guerre », je pense que nous sommes à quinze ans de pouvoir disposer de modèles déployables. À ce moment, nous faisons la jonction avec des EPR, le temps de pouvoir commencer à déployer de la quatrième génération. Toutefois, nous n’en faisons pas plus que cela. Cette option n’est pas sur la table actuellement. Dans l’intervalle, il est évident qu’aujourd’hui, si nous voulons davantage d’électricité, la seule option qui reste est de rajouter des moyens renouvelables dans les dix à quinze ans à venir. »

Sur les dangers du nucléaire

"En cas d’accident sur un réacteur à eau pressurisée, le plus probable est que, comme à Three Mile Island, vous perdiez le réacteur à l’intérieur de l’enceinte de confinement. En cas de conflit, la vraie question est de savoir si l’accident ajoutera massivement des dommages. Un accident dans la centrale de Zaporijjia ne changera malheureusement pas significativement le bilan de la guerre en Ukraine. Lorsqu’une installation est endommagée à cause de la guerre, le vrai problème est la guerre.

En outre, il existe de nombreuses manières de causer des morts avec des dommages aux installations de production électrique. La convention stipule qu’en cas de guerre, les belligérants ne doivent pas porter atteinte aux centrales nucléaires ni aux barrages. Or, si vous voulez faire beaucoup de dégâts très rapidement, il vaut mieux détruire les barrages que les centrales nucléaires. En France, faire sauter le barrage de Vouglans engendrerait six mètres d’eau place Bellecour à Lyon."

Sur les déchets nucléaires

"La question des déchets nucléaires est très importante dans le débat public. Le fait que ces déchets fassent partie des éléments générant le plus de peur ne me semble pas du tout en adéquation avec la hiérarchie des nuisances lorsque nous regardons tout ce qui est déversé dans l’environnement (CO2, phytosanitaires ou encore particules fines). Les déchets nucléaires sont de deuxième ordre car, même si leur nature n’est certainement pas anodine, ils sont tout petits, peu nombreux et confinés.

De très loin, l’option préférentielle est de les mettre dans un trou et de les oublier, ce que les Suédois ont décidé de faire. Je considère que le retraitement est une bonne idée puisqu’il permet de concentrer de façon très importante le volume à stocker et de récupérer un certain nombre d’éléments qui sont récupérables dans les assemblages usés.

La réversibilité du stockage ne me semble pas cruciale. Un stockage non réversible s’est produit de façon très naturelle il y a deux milliards d’années dans une mine d’uranium à Oklo au Gabon, où des réacteurs sont apparus spontanément. Les produits de fission avaient très peu migré par rapport à l’endroit où ils s’étaient formés. Nous sommes capables de mettre du pétrole et du gaz sous pression dans une couche géologique profonde, dans laquelle ils resteront pendant des millions d’années. Nous pouvons donc très bien placer des éléments solides comme des colis vitrifiés dans une couche géologique appropriée et ne pas être très inquiets à l’idée qu’ils réapparaissent cinquante ans plus tard.

Il faut savoir qu’au bout de quelques siècles, les produits de fission sont revenus au niveau de radioactivité de l’uranium initial. C’est moins que la cathédrale Notre-Dame, qui est à l’air libre et donc beaucoup plus agressée. Le chiffre de 100 000 ans est souvent mis en avant mais la partie la plus radiotoxique est beaucoup plus courte."

Sur le financement du nucléaire

"La question du coût du nucléaire est essentiellement une question de cadre de marché. Par exemple, le coût du mégawattheure de la centrale d’Hinkley Point s’élèvera à plus de 100 livres sterling. Or, si le financement de cette centrale avait eu lieu avec de l’argent disponible à 2 % par an — et non pas avec de l’argent disponible à 10 % par an —, la même centrale aurait produit des mégawattheures aux alentours de 50 euros. Le vrai sujet du coût du nucléaire est la structure de financement, qui dépend essentiellement du cadre public ou non. Le nucléaire n’a rien à faire dans un cadre privé car il s’agit, par essence, d’une activité régalienne qui relève de l’État et qui doit accéder à des financements qui sont ceux de l’État."

Shidao Bay et ses réacteurs : on va en en entendre parler !

Bienvenue au HTR-PM

Le 14 novembre 2021 la Chine a annoncé à Shidaobay (Shidaowan) la divergence d’un  second SMR de Generation IV. Le premier avait divergé en septembre. Il s’agit des premiers prototypes de SMR commerciaux de GEN IV.

Rappelons que la GENIV permet la fermeture du cycle du combustible nucléaire, c’est-à-dire le recyclage et la réutilisation du combustible usé.

Le HTR-PM (200MWe) est un petit réacteur nucléaire modulaire dérivé du HTR10 en cours de développement en Chine. Il s'agit donc d’un réacteur à lits de boulets (le combustible est constitué de billes de graphite qui contiennent comme combustible de petits grains de céramique d’uranium enrichi à 8.5%). Le caloporteur est l‘hélium, chauffé à 750°C.

Il est destiné principalement à remplacer les centrales à charbon et au fuel pour le chauffage des agglomérations et fera de la cogénération vapeur.  La cuve du réacteur mesure environ 25 m de haut et pèse 700 tonnes. Les Chinois lui prévoient un potentiel gigantesque à l‘exportation.

Dans les plans figurent également un réacteur plus puissant, le HTR-PM600,  prévu avec une capacité de 600 MWe en regroupant six réacteurs HTR-PM.

Pour modérer la réaction en chaîne, les réacteurs à lit de boulet utilisent du graphite pyrolitique à la place de l'eau  (obtenu par pyrolyse d’hydrocarbures, un des meilleurs modérateurs et conducteur thermique). Comme caloporteur, il utilise un gaz semi-inerte tel que l'hélium, l'azote ou le dioxyde de carbone lequel porté à très haute température (1000°C) actionne directement une turbine. Comparé au réacteur à eau pressurisée, cette technologie ne nécessite pas le système complexe contrôlant la vapeur d'eau. De plus, l'efficacité du transfert d'énergie (ratio de la puissance électrique sur la puissance thermique) est plus importante. A cause de son inertie thermique, le cœur du réacteur ne peut jamais atteindre une température à laquelle il pourrait fondre : le réacteur est sûr par conception de par sa faible puissance volumique (6,5 W/cm3) et par la grande quantité de modérateur autour du combustible.

La critique la plus courante provient du caractère inflammable du graphite, ce qui induit un risque de fuite du combustible nucléaire dans les fumées d'un incendie. Ceci se produit par l’accumulation de défauts cristallins dans le graphite sous l’effet du flux neutronique (effet Wigner).  Pour l’éviter, le réacteur peut être opéré au-dessus de la température de recuit.

Comme le combustible est contenu dans du graphite, le volume des déchets nucléaires est plus important.

Pour plus de détail, https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/08/reponse-thierry-breton-non-le-nucleaire.html ; https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/08/reponse-thierry-breton-non-le-nucleaire_10.html

 Par ailleurs, on a pas fini d’entendre parler de Shidao bay, où la Chine développe sa propre version de l’AP1000, le CAP 1400 aussi appelé Guo He ( en gros, l’équivalent d’un EPR)

Ben voilà. Rappelons que la France, à la fin des années 2000 avait accumulé, sur une cinquantaine d’années, une expérience importante dans la conception et l’exploitation de réacteurs de GENIV, sans équivalent parmi les pays occidentaux, sur une filière différente, les réacteurs à neutrons rapides. Aujourd’hui, deux réacteurs de ce type sont en exploitation en Russie , à la centrale de Beloyarsk, les BN-600 et BN-800. Merci aux politiciens français et à leurs compromissions avec les soi-disant écolos qui ont conduit à l’abandon de SuperPhenix et d’Astrid.

Pour plus de détail, https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/08/reponse-thierry-breton-non-le-nucleaire.html ; https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/08/reponse-thierry-breton-non-le-nucleaire_10.html

Ben voilà. Rappelons que la France, à la fin des années 2000 avait accumulé, sur une cinquantaine d’années, une expérience importante dans la conception et l’exploitation de réacteurs de GENIV, sans équivalent parmi les pays occidentaux, sur une filière différente, les réacteurs à neutrons rapides. Aujourd’hui, deux réacteurs de ce type sont en exploitation en Russie , à la centrale de Beloyarsk, les BN-600 et BN-800. Merci aux politiciens français et à leurs compromissions avec les soi-disant écolos qui ont conduit à l’abandon de SuperPhenix et d’Astrid.

https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/08/les-parlementaires-de-lopecst-denoncent.html

Réponse à Thierry Breton : non le nucléaire n’est pas qu’une énergie de transition (2) La Génération IV

Suite du blog précédent sur la GEN III (https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/08/non-le-nucleaire-nest-pas-quune-energie.html)

 1) La génération IV : fermer le cycle du combustible et le  nucléaire devient durable

 Le but du programme de  Gen IV est de développer des réacteurs à la sûreté renforcée, durables (entre autres, économes en uranium), économiquement compétitifs par rapport aux autres sources d’énergie, non proliférants, résistants aux attaques terroristes et créant peu de déchets ultimes. La sécurité renforcée : dans les réacteurs de Génération IV, ce sont  les processus physiques en action qui,  en premier lieu, empêchent  une fusion du cœur : la réaction nucléaire s'arrête si le combustible devient trop chaud. Les systèmes passifs qui reposent sur la conduction thermique et la convection sont alors suffisants pour la dissipation de la chaleur restante.

L’autre grand intérêt des réacteurs de génération IV est la fermeture du cycle du combustible.

C’est le cas pour les RNR ( réacteurs à neutrons rapides). Les réacteurs à neutrons rapides utilisent des neutrons qui ne sont pas ralentis par un modérateur tel que l’eau pour maintenir la réaction de fission en chaîne. Là où les réacteurs à neutrons thermiques actuels ne consomment qu’une fraction de l’uranium naturel servant de combustible, les réacteurs à neutrons rapides utilisent la quasi-totalité de l’uranium contenu dans le combustible pour extraire jusqu’à 70 fois plus d’énergie, diminuant ainsi le besoin en nouvelles ressources d’uranium. Les réacteurs à neutrons rapides peuvent aussi produire plus de combustible qu’ils n’en consomment (c’est la « surgénération ») et brûler une partie des déchets présents dans le combustible usé, tels que des actinides mineurs, ce que les réacteurs thermiques ne peuvent pas faire efficacement. Les brûler réduit considérablement le volume, la toxicité et la durée de vie des déchets radioactifs à longue période.

C’est ce qu’on appelle un cycle fermé du combustible nucléaire, c’est-à-dire le recyclage et la réutilisation du combustible usé. Un tel système d’énergie pourrait potentiellement durer des milliers d’années. (Dans un cycle ouvert, à l’inverse, le combustible nucléaire n’est utilisé qu’une fois et le combustible usé est déclaré comme déchet pour finalement être stocké sous terre dans des dépôts géologiques.)

Commentaire : Ainsi, en France, avec le programme Astrid et la quantité de stock de combustible valorisable, nous disposerions de combustible pour plus d’un millénaire de fonctionnement d’un parc nucléaire de GEN IV cf. https://vivrelarecherche.blogspot.com/search?q=Astrid

La génération IV regroupe six concepts différents de réacteurs. Trois sont des  réacteurs à neutrons rapides (RNR) :

- le réacteur à neutrons rapides à caloporteur sodium (RNR-Na) ou Sodium-cooled Fast Reactor System (SFR) ;

- le réacteur à neutrons rapides à caloporteur gaz (RNR-G) ou Gas-cooled Fast Reactor System (GFR)

 - le réacteur à neutrons rapides à caloporteur alliage de plomb (RNR-Pb), ou Lead-cooled Fast Reactor System (LFR).

 Et, d’autre part

 - le réacteur à très haute température, refroidi à l’hélium (RTHT) ou Very High Temperature Reactor System (VHTR) ;

- le réacteur à eau supercritique (RESC) ou Supercritical Water-cooled Reactor System (SCWR) ;

- le réacteur à sels fondus (RSF) ou Molten salt reactor system (MSR).

Les réacteurs de Génération IV peuvent fonctionner selon trois modes différents :

- la surgénération, où le réacteur produit plus d'isotope fissile qu'il n'en consomme ;

- l'incinération, où le réacteur consomme des déchets radioactifs à très longue durée de vie,

- « normal »,mais  avec comme  combustible de l’ uranium 238 (isotope naturel –99 % de l'extraction minière) ou Thorium (ressource trois fois plus abondante que l'uranium

Les SFR ( réacteurs rapides  à caloporteur sodium, Sodium Cooled Fast Reactor) :  400 années réacteurs d’expérience, une filière mature

Dans le réacteur à refroidissement rapide au sodium, le cœur du réacteur est plongé dans un bassin de sodium  sans modérateur. Le sodium a de meilleures propriétés thermodynamiques que l’eau, ce qui permet de faire fonctionner le réacteur à des températures plus élevées et donc à des rendements plus élevés. En outre, le cœur du réacteur fonctionne à la pression atmosphérique, ce qui diminue encore  le risques d’accidents par rapport  réacteurs à eau légère sous pression. La chaleur produite est libérée dans un échangeur de chaleur dans un second circuit de sodium; donc aucun risque de fuite d‘élements radioactifs. Le sodium liquide est un excellenet fluide caloporteur par ses propriétés thermiques, peu corrosif, compatible avec les aciers ; son principal inconvénient, bien connu, est sa forte réactivité chimique avec l’eau.

Comme les autres RNR, les SFR peuvent utiliser tout le plutonium produit par le parc actuel des réacteurs à eau légère, ce qui permet d’assurer une gestion rationnelle et pérenne du plutonium, et  peuvent brûler tout type d’uranium, notamment l’uranium naturel

A vrai dire, les réacteurs à neutrons rapides faisaient partie des premières technologies mises en place aux débuts de l’électronucléaire, lorsque les ressources en uranium étaient perçues comme rares et Depuis les années 1950, la viabilité technologique des réacteurs à neutrons rapides a été largement prouvée et cette filière a fait l’objet de nombreux projets dans le monde qui ont permis d’accumuler plus de 400 années réacteur d’exploitation, dont 100 en exploitation industrielle.

La France a d’ailleurs été pionnière en ce domaine avec 3 RNR qui ont fonctionné : Rapsodie (1967-1983), Phénix (1973-2010, 250MWe) et Superphénix (1985-1998, 1250MWe) qui rappelons-le fut un succès technologique et le premier surgénérateur à entrer en fonctionnement industriel et qui fut  arrêté pour des raisons politiques sacrifié sur l’autel de la majorité plurielle de Lionel Jospin à un accord avec les écologistes.

C’était aussi l’objet du programme de réacteur de 4ème génération (Astrid) qui a scandaleusement et stupidement été arrêté en 2020… Malheureusement, la France risque de se trouver dépassée dans un domaine où elle a été pionnière, car la recherche sur les RNR sodium  reste très active dans de nombreux pays : Russie, USA, Chine, Inde, Japon…

La Russie a déjà deux réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium en service à Beloyarsk (BN-600, relié au réseau  et BN-800) et projette d’installer après 2035 un réacteur à neutrons rapides commercial nouvelle génération de 1 200 mégawatts électriques (MWe) dans le cadre d’un système autonome comprenant également des réacteurs à eau ordinaire. L’Inde est en train de mettre en service un prototype de surgénérateur à neutrons rapides de 500 MWe refroidi au sodium, premier d’une série de réacteurs à neutrons rapides industriels que le pays prévoit d’installer. La Chine, qui exploite un réacteur à neutrons rapides expérimental de 20 MWe, est en train de construire un grand réacteur à neutrons rapides de démonstration et projette à cortbterme d’exploiter des réacteurs à neutrons rapides commerciaux.

BN 800 Beloyarsk

VHTR (Very High Temperature Reactor) ou  réacteur à très haute température, refroidi à

l’hélium (RTHT)

Il s’agit  aussi de réacteurs appelées à lits de boulets (en anglais pebble bed reactor abrégé PBR ou PBMR pour Modular). Le  noyau est constitué de billes de graphite qui contiennent comme combustible de petits grains de céramique d’uranium ou de thorium. Pour modérer la réaction en chaîne, il utilise du graphite pyrolitique à la place de l'eau. Comme caloporteur, il utilise un gaz semi-inerte tel que l'hélium, l'azote ou le dioxyde de carbone lequel porté à très haute température (1000°C) actionne directement une turbine. Comparé au réacteur à eau pressurisée, cette technologie ne nécessite pas le système complexe contrôlant la vapeur d'eau. De plus, l'efficacité du transfert d'énergie (ratio de la puissance électrique sur la puissance thermique) est plus importante. A cause de son inertie thermique, le cœur du réacteur ne peut jamais atteindre une température à laquelle il pourrait fondre : le réacteur est sûr par conception de par sa faible puissance volumique (6,5 W/cm3) et par la grande quantité de modérateur autour du combustible.

La critique la plus courante provient du caractère inflammable du graphite, ce qui induit un risque de fuite du combustible nucléaire dans les fumées d'un incendie. Cependant le graphite n'est pas le fluide caloporteur. Comme le combustible est contenu dans du graphite, le volume des déchets nucléaires est plus important.

Ce design se prête particulièrement bien  à la cogénération d’électricité et de chaleur et à la production d’hydrogène.

Les premiers réacteurs à Haute température ont été développés dans les années 70-80, aux USA à Peach Botton 200 MWth entre 1966 et 1974) et Fort Saint Vrain (840MWth,entre1977 et 1992). En Allemagne, il y a eu un prototype (l’AVR) à lits de boulet de 40MWth qui a fonctionné de 1966 à 1988, l’Allemagne ayant ensuite arrêté le projet, et un second prototype utilisant le thorium , le THTR (the Thorium High-Temperature Reactor) a fonctionné entre 1985 et 1988. Le programme allemand HTR a été cédé à Rosatom.

Deux réacteurs expérimentaux sont actuellement en fonctionnement, le HTR-10 en Chine et le HTTR (30MWth) au Japon, qui a atteint une température de 950°C. Ils fournissent d’importants renseignements pour la preuve de concept et l’analyse des caractéristiques de sécurité et d’exploitation des VHTR.

En Chine, le développement du réacteur HTGR se poursuit à Shidao-Bay depuis 2012, en collaboration avec les Néerlandais, et, une fois terminé, devrait fournir l’énergie et la chaleur nécessaires à la production d’hydrogène selon trois processus en cours de développement en cours de développement, à savoir les procédés sulfures-iode (S-I), électrolyse à vapeur à haute température (HTSE) et soufre hybride (HyS). Les premiers essais de combustibles se sont bien déroulés. I est prévu d’implanter d’autres HTGR dans au moins quatre sites : Putian, Ruijin, Xiapu, Fuzhou.

Shidao-Bay

 LFR (Lead-Cooled Fast Reactor- réacteur nucléaire rapide à caloporteur plomb

Le réacteur à refroidissement au plomb rapide est aussi appelé « batterie nucléaire ». Il utilise des neutrons rapides, du plomb fondu ou un alliage de plomb-bismuth pour l’évacuation de la chaleur, et peut se passer de combustible neuf pendant 15 à 20 ans- en fait, au lieu de le recharger, il est plus simple de changer complètement le cœur. Les design possibles comprennent  des plans modulaires  composés de plusieurs unités de 300 à 400 MWe ou un gros réacteur de 1200MWe.  Les petits modules peuvent être refroidis par convection naturelle, ce qui constitue une sécurité supplémentaire.  Comme les éléments combustibles restent longtemps dans le réacteur, la probabilité d’une fission nucléaire augmente pour chaque atome. Le dioxyde de carbone est utilisé comme gaz caloporteur pour la production d’électricité. La température du caloporteur en sortie du réacteur est généralement de l’échelle de 500 à 600 °C, pouvant aller à plus de 800 °C dans certains projets,  température suffisamment élevée pour permettre la production thermochimique d’hydrogène.

L’eutectique plomb fondu /bismuth ne possède aucune propriété explosive, ne peut entrainer aucune surpression dans le réacteur et se solidifie rapidement en cas de fuite, ce qui empêche toute contamination étendue. Par contre son poids renchérit le coût de la construction et la solidification du plomb ou de l’eutectique plomb  bismuth peut entrainer des dommages au réacteur. Par ailleurs, l’alliage plomb bismuth produit du polonium en quantité importante.

L’ensemble de ces propriétés, en particulier l’absence de rechargement en ferait un bon candidat pour des  pays dépourvus de toute infrastructure nucléaire, et également pour des réacteurs modulaires de petites taille (SMR)

Des réacteurs LFR de 155 MWt ont équipé les sous-marins nucléaires russes de la classe Alfa. Basé sur leur design, Rosatom et EN+ ont annoncé en 2009 le développement d’un réacteur commercial de 280 MWt (le SVBR-100 ('Svintsovo-Vismutovyi Bystryi Reaktor). L’Uranium 235 serait utilisé comme combustible et un chargement durerait 8 ans. Dans ce type de réacteurs, les Russes ont deux autres projets, les Brest 300 et Brest 1200 et semblent demandeurs de collaborations internationales por les développer. Les USA ont en projet Hyperion, un LFR utilisant le trinitrure d’uranium (U2N3) comme combustible. Il pourrait opérer pendant 10 ans à 70 MWth.

SVBR-100

MSR (Molten Salt Reactor): Réacteurs à sels fondus

Les réacteurs à sel fondu peuvent être exploités à haute température et à la pression atmosphérique. Les premières expériences ont eu lieu dans les années 1950 au Laboratoire national d’Oak Ridge, dans le Tennessee mais à ce jour, aucun réacteur de ce type n’a été mis en service, malgré des essais prometteurs.

Un réacteur à sel liquide possède  trois circuits.  Le premier contient le combustible qui est également disponible sous forme de sel (uranium 235,plutonium, l'uranium 233, issus de la conversion du thorium) et du sel fondu (par exemple fluorure de lithium (LiF) et fluorure de béryllium (BeF2) qui sert à la fois de fluide caloporteur et de première barrière de confinement. La réaction nucléaire est déclenchée par la concentration en matière fissile dans le réacteur ou par le passage dans un bloc modérateur en graphite. Lors de la réaction en chaîne, le sel chauffe à près de 800 degrés Celsius. Il s’écoule ensuite vers le premier échangeur de chaleur, un second circuit de sel liquide sans combustible. Un troisième circuit qui alimente une turbine. La sécurité intrinsèque est  assurée sous le noyau de graphite par une vanne qui fond si le système n’est plus suffisamment refroidi. Le sel coule alors dans des réservoirs réfrigérés passivement.

Un réacteur à sels fondus peut aussi fonctionner en surgénérateur à l'aide d'une couverture fertile contenant l'isotope fertile à irradier (par exemple du thorium 232 ou de l'uranium 238).

Les sels liquides sont considérablement corrosifs, de sorte que des alliages métalliques spéciaux doivent être utilisés pour la construction des MSR.

Les MSR peuvent fonctionner de manière classique ou en réacteurs à neutrons rapides. Dans le premier cas, qui a fonctionné à Oak Ridge (Molten Salt Reactor Experiment, MSRE), réacteur d'essai de 7,4 MWth, la version finale utilisait un mélange de  sel LiF BeF2-ThF4-UF4 comme carburant, modéré par du graphite remplacé tous les quatre ans et du NaF-NaBF4 comme liquide de refroidissement. Il a atteint un très bon facteur de charge (85% sur 4 ans) avec un bon rendement thermique, permis de valider la résistance à la corrosion d’un alliage Hastelloy et confirmé le caractère très attractif d'un cycle du combustible nucléaire fondé sur le thorium. 

RSF(Oak Ridge)

Dans le second cas (neutrons  rapides), outre le plutonium et les actinides (recyclage des déchets),  le RSF est le seul système permettant d'utiliser efficacement le cycle de combustible nucléaire fondé sur le thorium (disponible en quantités 500 fois supérieures à l'uranium avec des réserves estimées suffisantes pour assurer la totalité des besoins énergétiques de l'humanité avec un niveau de consommation comparable aux USA pendant au moins 500 ans).

Dans un premier temps, les SFR  (sodium ) ont été préférés.  À partir des années 2000, le concept de réacteurs à sels fondus est à nouveau évalué, puis retenu dans le cadre du Forum international Génération IV dont il constitue une des pistes de recherche. Et il ne manque pas d’atouts. Il répond à plusieurs objections souvent opposées au nucléaire ; sûreté,  coût, déchets et réserves limitées de combustibles. Du fait de sa sûreté nécessitant peu d'équipements annexes, du faible besoin de construction lourde (pas d'épaisse enceinte de confinement, pas de cuverie haute pression, combustible peu coûteux ne nécessitant pas de processus de fabrication), la construction et l'exploitation d'un réacteur à sels fondus pourraient être très avantageuses sur le plan économique. Ces points devront cependant être confirmés par les projets en cours afin de préciser et justifier la faisabilité commerciale de ce type de réacteur.

Et des projets en cours, il en existe pas mal, particulièrement dans le domaine des SMR ( Small modular  reactors)

Actuellement, il semble que le projet ambitieux (TMSR -Thorium Molten Salt Reactor) soit mené par la Chine, avec une collaboration américaine.  Au Canada, l'entreprise Terrestrial Energy. développe un réacteur intégral à sels fondus (ISMR). L'entreprise britannique Moltex Energy LLP développe un réacteur à sels stables qui utilise un combustible statique dans des tubes et assemblages similaires à la technologie actuelle des REP.

Le campus de Wuwei, en plein désert de Gobi où sera développé le Thorium Molten Salt Reactor

En France, le CNRS de Grenoble étudie les avantages et les inconvénients de cette filière nucléaire émergente. L'Union européenne a lancé le consortium  SAMOFAR (Safety Assessment of the Molten Salt Fast Reactor) qui est  piloté par l'université de technologie de Delft et qui  coordonne les recherches de plusieurs laboratoires ou entreprises européennes comme le CNRS, l'IRSN, le CEA, AREVA, EDF, le PSI et l'université de Karlsruhe.

La Norvège, avec THOR Energy, étudie l'utilisation de combustible THOX dans le cadre de la préparation d'une transition vers le nucléaire thorium. Des entrepreneurs privés comme Flibe Energy (États-Unis) ou Thorium Energy (australien et tchèque) sont aussi engagés dans la mise au point de ces réacteurs.

L'entreprise danoise Seaborg Technologies développe un projet de barges équipées de petits réacteurs modulaires à sels fondus- Compact Molten Salt Reactor (CMST)- l'American Bureau of Shipping a délivré le 17 décembre 2020 une attestation de faisabilité. L'entreprise espère pouvoir lancer sa première barge en 2025. Une  barge comprendra 4,6 ou 8 réacteurs de 100MWe.

Les deux autres concepts retenus de réacteurs de Génération sont le « réacteur à gaz refroidi  (GFR ,gas-cooled fast reactor), qui utilise des neutrons rapides et de l’hélium comme moyen de refroidissement et fonctionne à des températures très élevées, et le « Réacteur à eau légère critique » (Super-Critical Water-Cooled Reactor) qui utilise l’eau sous haute pression comme fluide de refroidissement et animateur, de sorte qu’il n’y a pas de transitions de phase, et qui est peu coûteux et facile à construire. Comme les autres, ces conceprs existent depuis des décennies mais sont beaucoup moins avancé que les trois précédents.

« L’empreinte environnementale d’une source d’énergie, ainsi que celle de ses déchets, est un sujet important pour de nombreux pays qui sont à la recherche de méthodes durables de fourniture d’énergie propre », déclare Amparo González Espartero, responsable technique du cycle du combustible nucléaire à l’AIEA. « La capacité à réduire cette empreinte tout en tirant davantage parti du combustible nucléaire est l’une des principales caractéristiques qui rendent les réacteurs à neutrons rapides de plus en plus attrayants pour de nombreux pays, et qui stimule leur développement technologique. »

En raison des avantages évidents qu’ils proposent ( sécurité, fermeture du cycle, donc quasiment pas de déchets, réserve inépuisable de combustible et surgénération) , les réacteurs de GENIV se feront. Reste à savoir si la France qui fut pionnière en ce domaine avec SuperPhénix sera dans la course. L’arrêt d’Astrid est de mauvais présage...et une claire stupidité.  

Bibliographie

Fondé en  2001, the Generation IV International Forum (GIF) est un organisme de coopération international qui œuvre pour le développement des réacteurs de GEN IV. Son site est très riche en informations sur le sujet  https://www.gen-4.org/gif/

Autres sources : https://www.spektrum.de/news/kernkraftwerke-der-zukunft/1527265 ; https://www.iaea.org/fr/bulletin/lelectronucleaire-et-la-transition-vers-une-energie-propre/reduction-des-dechets-nucleaires-et-augmentation-de-lefficacite-pour-un-avenir-energetique-durable?_lrsc=62f62085-d2d9-488a-9b3b-f3808dfc451c&s=09 ; https://www.cea.fr/Pages/domaines-recherche/energies/energie-nucleaire/reacteurs-nucleaires-futur.aspx?Type=Chapitre&numero=2 ;

https://new.sfen.org/academie235/quest-ce-quun-reacteur-nucleaire-de-4e-generation/