IRESNE

Quelques notions

Les petits réacteurs modulaires sont en pleine voie de développement.​

L’Institut de Recherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d’Energie bas carbone (IRESNE) contribue au développement de concepts de SMR ou Small Modular Reactor (petit réacteur modulaire). La force du CEA est son accumulation de compétences et son expertise sur les réacteurs nucléaires conventionnels, mais également sur les réacteurs de propulsion navale et les réacteurs de recherche comme les MTR (Material Testing Reactor); tous les développements et innovations issus des recherches sur ces différentes filières de réacteurs constituent un socle de connaissance propice au développement des SMR.

Que sont les SMR ?

Les caractéristiques des SMR.

Comme leur nom l’indique les « Small Modular Reactor » sont des « petits » réacteurs de faible puissance et modulaires, typiquement dans la gamme 150/300 MWe, 5 à 10 fois moins qu’un EPR. Leur différence avec un réacteur type REP (2^e génération ou 3^e génération type EPR) réside dans leur processus de conception avec des designs plus simples et standardisés. Ainsi la préfabrication de modules en usine et leur acheminement par transport conventionnel sur leur site d'implantation permet de réduire la durée des chantiers. De plus, les SMR bénéficient des effets de série pour compenser les pertes d’économie d’échelle recherchées pour les grosses unités comme les EPR.

Pourquoi les développer ?

Cette nouvelle configuration de réacteur répond à plusieurs évolutions des usages dans le monde.

• Répondre à une nouvelle demande : 
  Le développement du concept des SMR est apparu suite à une demande grandissante de besoin en énergie électrique, tout en étant compatible de l’engagement des nations dans la lutte contre le réchauffement climatique. Un réacteur nucléaire représente toutefois un investissement initial élevé en lien direct avec sa complexité et sa taille (puissance). Les SMR peuvent présenter de ce point de vue des avantages en comparaison de réacteurs de forte puissance. Un autre avantage réside dans la possibilité de déployer ces réacteurs dans des sites ne disposant pas des réseaux de distributions électriques maillés de forte puissance. Enfin, ils pourraient remplacer avantageusement à puissance équivalente des centrales thermiques à charbon arrivées en fin de vie, en bénéficiant de l’emplacement et du réseau de distribution électrique déjà en place.
  

• Au-delà de la production d’électricité :
  La facilité de transport et d’installation, ainsi que la modularité des SMR, favorisent grandement leur installation et offre des possibilités d’usages variés. Leur niveau de puissance thermique, typiquement 500 MWth, est bien adapté pour servir au dessalement de l’eau de mer ou bien à la production de l’hydrogène ou encore comme source de chaleur. L’énergie nucléaire dépasse ainsi sa vocation première qui est de produire de l’électricité civile. De nouvelles applications sont donc possibles.
  

• Besoins isolés :
  L’avantage des Small Modular Reactor réside également dans le fait qu’ils peuvent être implantés dans des régions isolées répondant ainsi à une demande en énergie locale et autarcique, évitant le déploiement sur de longues distances de réseaux de distribution haute tension coûteux.
  
  

Leurs avantages ?

Les SMR offrent un grand nombre d’avantages ce qui explique les moyens engagés dans leur recherche et développement.

• Les différents avantages de la conception modulaire : 
  La conception des SMR repose sur un assemblage de modules. Ainsi, ces derniers peuvent être produits en série et par conséquent offrir des possibilités d’économies d’échelle.
  La production standardisée en usine permet également de réduire la durée de construction sur site et donc son coût.
  Enfin l’aspect modulaire autorise un transport simplifié vers le site d’installation.
  

• Une réduction des déchets :
  Pour les SMR se dotant de la filière technologique des Réacteurs à Neutrons Rapides (RNR), le taux de combustion du combustible est plus important, réduisant ainsi la quantité de déchets radioactifs produits. Pour ce type de petit réacteur, on parle davantage de réacteur AMR : Advanced Modular Reactor.
  

• D’un point de vue technique :
  La petite taille de cette technologie permet des simplifications dans l’architecture du réacteur. Il est alors possible de supprimer la boucle primaire, ce qui réduit le risque d’accident de perte de réfrigérant primaire.
  Le cœur du réacteur est entouré d’une cuve de grande dimension. Additionné à la faible puissance produite, cette caractéristique permet, en cas de fusion du cœur du réacteur, un maintien du corium en cuve.
  De plus, fort de notre retour d’expérience et de notre savoir-faire, les SMR sont équipés de systèmes de refroidissement passifs. Ces systèmes qui ne nécessitent pas d’intervention humaine permettent d’évacuer la puissance résiduelle du cœur par exemple lors d’une perte d’alimentation électrique. Par ailleurs, le recours à des systèmes immergés de barres de contrôle limitent grandement les accidents de réactivité. Ces grappes de contrôle qui permettent à elles seules l’absorption des neutrons afin de maîtriser la réaction en chaîne au sein du réacteur rendent possible la suppression du bore soluble qui simplifie à la fois l’exploitation du réacteur et le traitement des effluents.
  Enfin, également dans le domaine de la sûreté, la conception des SMR offre la possibilité d’enterrer partiellement ou entièrement le bâtiment. Cette structure réduit ainsi le risque d’atteinte du bâtiment aux agression externes (chute d’avion par exemple).
  
  
  
  
  

Le projet NUWARD^TM

NUWARD^TM, le SMR français.

Le Commissariat à l’Energie Atomique et aux énergies alternatives (CEA) et notamment les équipes d’IRESNE, travaillent en étroite collaboration avec ses partenaires industriels historiques sur le développement du SMR français. Cette collaboration est pilotée par EDF et associe les industriels Naval Group et TechnicAtome ; elle a donné naissance au projet NUWARDTM (NUclear forWARD) dévoilé le 17 septembre 2019 lors de la conférence générale annuelle de l'Agence Internationale de l'Energie Atomique (AIEA). Le projet a été lancé après une phase d'étude de faisabilité et une phase d’études de conception du SMR (phase pré-APS) qui a aussi permis d’élaborer un modèle économique de développement. Actuellement en phase APS ce projet vise à développer un SMR basé sur la filière technologique des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) de puissance unitaire de 170 MWe (mégawatt électrique) ; cette technologie serait déployée par paire de réacteurs (SMR) identiques, soit 340 MWe pour un site. Les compétences, le savoir-faire et l’expertise de tous les partenaires réunis autour de ce projet permettent l’élaboration d’un produit d’excellence, respectant de hauts standards de sécurité et offrant une compétitivité et des avancées en terme d’innovation remarquables.​​​​​

Découvrez les recherches de l'IRESNE sur les petits réacteurs modulaires.