DES PETITES CENTRALES NUCLÉAIRES
MODULAIRES, ÉVENTUELLEMENT
NOMADES : UTOPIE OU AVENIR ?
Bernard Bonin
Commissariat à l’En...
La tendance générale : malgré Fukushima, le nucléaire se développe dans le
monde (on a besoin de toutes les énergies). A l...
Réacteurs électrogènes existants : pourquoi sont-ils “gros”?
Petits réacteurs
Historique
Conception
Aspects industriels
As...
EVOLUTION DE LA PUISSANCE DES RÉACTEURS À EAU
ÉLECTROGÈNES
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
1980 1990 2010
MWé
L...
STRUCTURE DES COÛTS DU NUCLÉAIRE
16.5
5.1
4.3
0.6 2.0
Investissements
Exploitation
Combustible
R&D Exploitant
Taxes
TOTAL ...
RÉACTEURS ÉLECTROGÈNES ACTUELS : POURQUOI SONT-ILS “GROS”?
Coût du KWé installé en fonction de la puissance : A + B * Puis...
UN EXEMPLE DE GROS RÉACTEUR : L’EPR
La taille des réacteurs actuels rend obligatoire leur construction sur site.
Les gros ...
LA PHYSIQUE N’INTERDIT PAS LES
RÉACTEURS DE PETITE PUISSANCE
Des réacteurs nomades de petite puissance ont été développés ...
LES PETITS RÉACTEURS HTR : LE GERME DES RÉACTEURS MODULAIRES
L’histoire des réacteurs HTR (très résumée)
AVR, Jülich (1966...
Le premier réacteur HTR modulaire réalisé : HTR-10 (Chine)
First criticality 12/2000
Reactor thermal power MW 10
Primary h...
UNE FLORAISON DE CONCEPTS DE PETITS RÉACTEURS “SMR”
SMR : (Small Modular Reactors) Définition officielle (AIEA) : P<300 MW...
AVANTAGES/INCONVÉNIENTS DES DIFFÉRENTES FILIÈRES
Réacteurs à
eau
Réacteurs à
gaz (haute
température)
Réacteurs
rapides à
m...
LES PETITS RÉACTEURS : UNE VIEILLE IDÉE
Quatre réacteurs de 11 MWé chacun fonctionnent depuis 1976 à la centrale
de co-gén...
LES RUSSES CONSTRUISENT DÉJÀ !
Deux petits réacteurs à eau de brise-glaces 2*35 MW (Constructeur : Rosatom)
embarqués
Barg...
AKADEMIK LOMONOSOV
Lancement le 30 Juin 2010 à St Pétersbourg
AKADEMIK LOMONOSOV
Une Centrale Nucléaire flottante possède de bons atouts écologiques : il suffit de
l’acheminer sur plac...
QUELQUES EXEMPLES DE PROJETS DE SMR POUR
EN MONTRER LA VARIÉTÉ : NUSCALE
REP
45 MWé
Construction en
série en usine,
module...
QUELQUES EXEMPLES DE PROJETS DE SMR POUR EN
MONTRER LA VARIÉTÉ : RÉACTEURS À EAU :
EX : MPOWER (B ET W)
On simplifie la co...
Quelques exemples de projets de SMR pour en montrer la variété :
FLEXBLUE
SMR ET RÉACTEURS À EAU : DES RÉACTEURS
SIMPLIFIÉS
Les points communs à tous les concepts :
Sûreté passive
Réacteur enterré...
QUELQUES EXEMPLES DE PROJETS DE SMR POUR EN MONTRER LA
VARIÉTÉ : RÉACTEURS RAPIDES EX : 4S (TOSHIBA- WESTINGHOUSE)
RNR sod...
SMR ET RNR. RÉACTEURS “BATTERIE”
Petits réacteurs et neutrons rapides : une association séduisante.
Neutrons rapides → for...
INTÉRÊT DES PETITS RÉACTEURS
PETITS RÉACTEURS : UNE SÛRETÉ PLUS
FACILE À ASSURER TECHNIQUEMENT
Un rapport surface/volume de coeur important →
Refroidis...
AUTORISATIONS ADMINISTRATIVES POUR
CONSTRUIRE ET EXPLOITER LES SMR
DC = design certification
COL= autorisation de construc...
ASPECTS INDUSTRIELS
Modularité
Standardisation, effets de série
On peut envisager de mutualiser les infrastructures nucléa...
Diapositive 26
j7 plutot en petite série
jc600271; 10/09/2012
LES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES ET L’EFFET DE SÉRIE
X est le facteur d’apprentissage. La
valeur moyenne industrielle est d...
LES SMR SERONT-ILS COMPÉTITIFS GRÂCE À UN EFFET DE SÉRIE?
Combinaison effet de taille / effet de série
90 000
100 000
110 ...
Diapositive 28
j8 je pense que le marché ne sera pas qu'un marché de niche
cf le modèle américain qui prend en compte un l...
COÛT DES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES
Comparable au coût d’investissement overnight des grosses unités, mais les
estimation...
ASPECTS FINANCIERS
Avec les SMR, l’investissement reste prépondérant mais :
Délais de construction réduits (Gain de 10 à 1...
UTILISATION DES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES
UN MARCHÉ FONDÉ SUR LA FLEXIBILITÉ
Dans les pays où le nucléaire est déjà impl...
UTILISATION DES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES
UN MARCHÉ DE NICHE FONDÉ SUR LA CO-GÉNÉRATION POUR DES
BESOINS URBAINS
Co-géné...
UTILISATION DES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES
UN MARCHÉ DE NICHE DANS LES PAYS ÉMERGENTS
Les petits réacteurs modulaires ouv...
Raffineries
Extraction de pétrole
Transformation du charbon en hydrocarbures liquides
Pétrochimie
Gaz industriels, en part...
L’INDUSTRIE PÉTROCHIMIQUE BRÛLE UNE PARTIE DE SON PRODUIT DE
BASE POUR FOURNIR DE LA CHALEUR DE PROCÉDÉ…
Bilan des flux da...
RAFFINERIE « PROPRE », AVEC APPORT DE
CHALEUR NUCLÉAIRE
RAFFINERIE
PRODUITS
RAFFINES :
10 000 000 t/an
HTR 500
MWth @
600°...
Raffineries (50-100)
NOMBRE DE RÉACTEURS MODULAIRES HTR POTENTIELLEMENT
UTILISABLES DANS L’INDUSTRIE PÉTROCHIMIQUE
Engrais...
PEUT-ON, DOIT-ON METTRE DU NUCLÉAIRE PARTOUT?
Les petits réacteurs multiplient les endroits où le nucléaire pourrait
s’imp...
LES DIFFICULTÉS
Le coût du kWh des petits réacteurs est probablement élevé. L’effet de
série réussira-il à battre l’effet ...
LES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES : UN INTÉRÊT CERTAIN
DANS DE NOMBREUSES PARTIES DU MONDE; DES POLITIQUES EN
FAVEUR DES SMR...
INTÉRÊT INTERNATIONAL POUR LES SMR
• USA : le DOE finance la recherche avec les industriels (450 M$), la NRC prépare
le pr...
CONCLUSION
Il y a une grosse “barrière de potentiel” à franchir avant que les
communautés scientifique, industrielle, fina...
ANNEXES
DIRECTION DE L'ENERGIE
NUCLÉAIRE
| PAGE 43
UN PETIT RNR-SODIUIM : PRISM
DIRECTION DE L'ENERGIE
NUCLÉAIRE
| PAGE 44
TRAVELING WAVE REACTOR (TERRA POWER)
DIRECTION DE L'ENERGIE
NUCLÉAIRE
| PAGE 45
NUCLÉAIRE : DES PERSPECTIVES CONTRASTÉES DANS LE MONDE
USA
2 +2 New builds
FINLAND
1+2 new reactors
R en
Nuclear
KOREA
5 n...
LES RÉACTEURS À NEUTRONS RAPIDES RÉSOLVENT LE PROBLÈME DES
RESSOURCES ET PERMETTENT UN CYCLE DU COMBUSTIBLE PLUS PROPRE
RE...
COGÉNÉRATION ÉLECTRICITÉ-CHAUFFAGE URBAIN
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
0 50 100 1...
COGÉNÉRATION ÉLECTRICITÉ-DESSALEMENT D’EAU DE MER
Le dessalement d’eau de mer : une nécessité
croissante pour les pays du ...
COGÉNÉRATION ÉLECTRICITÉ-HYDROGÈNE-CHALEUR DE
PROCÉDÉ : APPLICATION À L’INDUSTRIE PÉTROLIÈRE
Une raffinerie de pétrole (10...
PEUT-ÊTRE UN MARCHÉ POUR LES PETITS RÉACTEURS?
Réf CUC team, AIEA
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

Des petites centrales nucléaires modulaires, éventuellement nomades : utopie ou avenir ?

875 vues

Publié le

L'effet de taille l’emporte sur l’effet de série. Les petits réacteurs ne remplaceront probablement pas les gros pour produire l’électricité en base d’un pays industrialisé. Mais il reste peut-être des marchés de niche pour les petits réacteurs.

Plus d'informations : www.sfen.org

Publié dans : Technologie
0 commentaire
1 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
875
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
4
Actions
Partages
0
Téléchargements
15
Commentaires
0
J’aime
1
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Des petites centrales nucléaires modulaires, éventuellement nomades : utopie ou avenir ?

  1. 1. DES PETITES CENTRALES NUCLÉAIRES MODULAIRES, ÉVENTUELLEMENT NOMADES : UTOPIE OU AVENIR ? Bernard Bonin Commissariat à l’Energie Atomique Direction de l’Energie Nucléaire Direction Scientifique
  2. 2. La tendance générale : malgré Fukushima, le nucléaire se développe dans le monde (on a besoin de toutes les énergies). A l’échelle de la planète, les coups de frein allemand et japonais sont des mouvements minoritaires. Avec le renchérissement du prix des hydrocarbures (sauf gaz) et les préoccupations liées au changement climatique et au gaz à effet de serre, de nombreux pays (y compris émergents) sont tentés par l’option nucléaire. Quels réacteurs seront employés? DES PETITES CENTRALES NUCLÉAIRES MODULAIRES, ÉVENTUELLEMENT NOMADES : UTOPIE OU AVENIR ?
  3. 3. Réacteurs électrogènes existants : pourquoi sont-ils “gros”? Petits réacteurs Historique Conception Aspects industriels Aspects financiers Utilisation possibles Perspectives de développement Les projets dans lemonde Les projets français Plan DES PETITES CENTRALES NUCLÉAIRES MODULAIRES, ÉVENTUELLEMENT NOMADES : UTOPIE OU AVENIR ?
  4. 4. EVOLUTION DE LA PUISSANCE DES RÉACTEURS À EAU ÉLECTROGÈNES 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 1980 1990 2010 MWé La tendance générale : les puissances unitaires croissent Cependant, on a vu récemment arriver aussi des réacteurs de moyenne puissance, mieux adaptés aux besoins modérés de certains pays Ex : EPR (1650 MWé) → ATMEA (1000 MWé) Y a t-il une taille optimale pour les réacteurs nucléaires du futur ? N4 EPR P4
  5. 5. STRUCTURE DES COÛTS DU NUCLÉAIRE 16.5 5.1 4.3 0.6 2.0 Investissements Exploitation Combustible R&D Exploitant Taxes TOTAL = 28.4 € /MWh Le coût d’investissement est dominant dans le coût du kWh 58% 7%2% 15% 18%
  6. 6. RÉACTEURS ÉLECTROGÈNES ACTUELS : POURQUOI SONT-ILS “GROS”? Coût du KWé installé en fonction de la puissance : A + B * Puissance 0.7 A = 200 M€ et B = 21.26 (si P est exprimé en MWe) Variation avec la puissance 0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 4 500 5 000 0 500 1000 1500 2000 Puissance (MWe) Coûtsd'investissements (M€) Le coût d’investissement dépend assez peu de la puissance. → l’effet de taille favorise les réacteurs de grande puissance. Ex : le passage de l’AP 600 à l’AP 1000 entraîne un surcoût de 15% à la construction pour un gain de puissance de 85%. Réf. H. Safa
  7. 7. UN EXEMPLE DE GROS RÉACTEUR : L’EPR La taille des réacteurs actuels rend obligatoire leur construction sur site. Les gros réacteurs sont-ils la seule voie possible pour le développement du nucléaire? Construction de l’EPR (Olkiluoto, Finlande, 2009)
  8. 8. LA PHYSIQUE N’INTERDIT PAS LES RÉACTEURS DE PETITE PUISSANCE Des réacteurs nomades de petite puissance ont été développés depuis longtemps pour la propulsion navale (porte-avions, sous-marins, brise-glaces). C’est même comme cela que les réacteurs à eau ont commencé leur carrière. Les équations de la neutronique sont (pratiquement) linéaires. Pour déterminer la puissance d’un réacteur, le concepteur peut jouer sur deux paramètres principaux : Choix de la masse de matière fissile Choix du flux de neutrons. La puissance maximale extractible d’un coeur est limitée par la densité de puissance évacuable. Quel que soit le caloporteur, on aurait du mal à évacuer plus de quelques GW/m3.
  9. 9. LES PETITS RÉACTEURS HTR : LE GERME DES RÉACTEURS MODULAIRES L’histoire des réacteurs HTR (très résumée) AVR, Jülich (1966-1988) GT-MHR (General Atomics), PBMR (ESKOM) (1995-) Avec une puissance réduite, les réacteurs HTR deviennent intrinsèquement sûrs. Avec une turbine à gaz individuelle, les réacteurs HTR se prêtent bien à la modularisation.
  10. 10. Le premier réacteur HTR modulaire réalisé : HTR-10 (Chine) First criticality 12/2000 Reactor thermal power MW 10 Primary helium pressure MPa 3 Helium inlet temperature o C 250/300 Helium outlet temperature o C 700/900 Expériences & Démonstrations Performances Simulation d’accidents Couplage à la turbine à gaz Applications industrielles II HTR10 → HTR-PM (2010)
  11. 11. UNE FLORAISON DE CONCEPTS DE PETITS RÉACTEURS “SMR” SMR : (Small Modular Reactors) Définition officielle (AIEA) : P<300 MWé Quelques exemples : Réacteurs à eau MPOWER (Babcock) 125 MWé Nuscale (Babcock) 45 MWé SMR200 (Westinghouse) SMART (KAERI, 100 MWé) HOLTEC Réacteurs à gaz PBMR (Westinghouse) MHTGR, GTMHR (General Atomics) EM2 (General Atomics) HTR-PM (Chinergy) (2*105 MWé) Réacteurs rapides à métaux liquides Hypérion 25 MW rapide UN fuel, refroidi au Pb Bi 4S (Toshiba) PRISM (GE Hitachi) Travelling Wave Reactor (Terra Power) SSTAR (rapide au plomb, transportable) Réacteurs à sels fondus MSR (Fuji)
  12. 12. AVANTAGES/INCONVÉNIENTS DES DIFFÉRENTES FILIÈRES Réacteurs à eau Réacteurs à gaz (haute température) Réacteurs rapides à métaux liquides
  13. 13. LES PETITS RÉACTEURS : UNE VIEILLE IDÉE Quatre réacteurs de 11 MWé chacun fonctionnent depuis 1976 à la centrale de co-génération de Bilibino (Sibérie). Ces réacteurs graphite-eau bouillante produisent à la fois de l’électricité et de l’eau chaude pour le chauffage urbain, pour un coût inférieur à l’alternative « combustibles fossiles ».
  14. 14. LES RUSSES CONSTRUISENT DÉJÀ ! Deux petits réacteurs à eau de brise-glaces 2*35 MW (Constructeur : Rosatom) embarqués Barge Akademik Lomonosov L = 144 m l = 30 m Double coque, W = 21 000t. Démarrage fin 2013, destination Vilyuchinsk (Sibérie)
  15. 15. AKADEMIK LOMONOSOV Lancement le 30 Juin 2010 à St Pétersbourg
  16. 16. AKADEMIK LOMONOSOV Une Centrale Nucléaire flottante possède de bons atouts écologiques : il suffit de l’acheminer sur place, de l’installer puis de la retirer une fois sa période d’exploitation terminée. Elle ne laisse alors aucune trace dans l’environnement local. Fournir de l’électricité et du chauffage urbain à une ville du grand Nord sibérien
  17. 17. QUELQUES EXEMPLES DE PROJETS DE SMR POUR EN MONTRER LA VARIÉTÉ : NUSCALE REP 45 MWé Construction en série en usine, modules transportés sur site tout assemblés Générateur de vapeur intégré dans la cuve Refroidissement du coeur par convection naturelle Cuve immergée
  18. 18. QUELQUES EXEMPLES DE PROJETS DE SMR POUR EN MONTRER LA VARIÉTÉ : RÉACTEURS À EAU : EX : MPOWER (B ET W) On simplifie la conception en intégrant le générateur de vapeur dans la cuve Réacteur enterré Sûreté passive (le système de refroidissement de secours n’est pas nécessaire) Durée de construction 3 ans P=125 MWé Transport du coeur préfabriqué sur site par rail T cycle = 5 ans (renouvellement coeur entier)
  19. 19. Quelques exemples de projets de SMR pour en montrer la variété : FLEXBLUE
  20. 20. SMR ET RÉACTEURS À EAU : DES RÉACTEURS SIMPLIFIÉS Les points communs à tous les concepts : Sûreté passive Réacteur enterré Générateur de vapeur intégré dans la cuve
  21. 21. QUELQUES EXEMPLES DE PROJETS DE SMR POUR EN MONTRER LA VARIÉTÉ : RÉACTEURS RAPIDES EX : 4S (TOSHIBA- WESTINGHOUSE) RNR sodium 10 MWé combustible métallique U-Zr ou U-Pu-Zr Durée de cycle 30 ans (!) Conception simplifiée. Pas de circuit intermédiaire, GV double paroi Réflecteurs mobiles pour contrôler la réactivité du coeur Réacteur enterré Sûreté passive Durée de construction 3 ans Partenariat pour installer le premier exemplaire à Galena (Alaska) Coeur Pompe électromagnétique Echangeurs de chaleur et turbine à vapeur 4S = Super Safe Small and Simple
  22. 22. SMR ET RNR. RÉACTEURS “BATTERIE” Petits réacteurs et neutrons rapides : une association séduisante. Neutrons rapides → fort taux de régénération de la matière fissile : les cycles de renouvellement du combustible peuvent être très longs →ouverture du coeur tous les 5 à 10 ans, voire 30 ans pour certains concepts. Cette caractéristique se marie bien avec l’idée de petits réacteurs éloignés. Si le coeur est assez petit pour être transporté entier, les opérations de chargement-déchargement, et de maintenance pourraient être faites en usine. Pas besoin d’infrastructures locales. La petite taille des coeurs SMR résout le problème du coefficient de vidange du RNR sodium.
  23. 23. INTÉRÊT DES PETITS RÉACTEURS
  24. 24. PETITS RÉACTEURS : UNE SÛRETÉ PLUS FACILE À ASSURER TECHNIQUEMENT Un rapport surface/volume de coeur important → Refroidissement efficace L’évacuation passive de la puissance résiduelle est possible par convection naturelle : pas besoin de systèmes de refroidissement de secours. Beaucoup de fuites de neutrons→ coefficient de réactivité négatif en cas de vidange du caloporteur (intérêt dans le cas de l’option RNR sodium). Une petite puissance → En cas de fusion du coeur, la quantité de corium produite serait faible → facile à refroidir, peu de dégâts → peut-être pas besoin de récupérateur de corium Ces avantages en matière de sûreté peuvent amener à une conception simplifiée.
  25. 25. AUTORISATIONS ADMINISTRATIVES POUR CONSTRUIRE ET EXPLOITER LES SMR DC = design certification COL= autorisation de construction et d’exploitation L’appel d’offre américain en cours a abouti à sélectionner deux projets (MPOWER et NUSCALE), pour financer pour partie sur fonds publics le design et le licensing de ces deux SMR. Nous sommes loin du but : la plupart des demandes d’autorisation n’ont même pas encore été déposées.
  26. 26. ASPECTS INDUSTRIELS Modularité Standardisation, effets de série On peut envisager de mutualiser les infrastructures nucléaires pour plusieurs modules (ex : manutention, contrôle-commande). Construire en usine, transporter sur site par camion ou par barge. Que peut-on gagner avec l’effet de série? Combien coûterait une voiture construite à l’unité et assemblée sur le parking? j7
  27. 27. Diapositive 26 j7 plutot en petite série jc600271; 10/09/2012
  28. 28. LES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES ET L’EFFET DE SÉRIE X est le facteur d’apprentissage. La valeur moyenne industrielle est de 85% (c'est-à-dire que le coût d’une série est réduit de 15% à chaque fois que l’on double la production). α = N C C 1 N 2 x ln ln−=α Coût de construction d’une unité si série de N unités Variation avec le nombre de réacteurs (effet de série) 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 0 20 40 60 80 100 Nombre d'unités Coûtsd'investissements (M€) -100% -90% -80% -70% -60% -50% -40% -30% -20% -10% 0% Réf : H. Safa
  29. 29. LES SMR SERONT-ILS COMPÉTITIFS GRÂCE À UN EFFET DE SÉRIE? Combinaison effet de taille / effet de série 90 000 100 000 110 000 120 000 130 000 140 000 150 000 0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 Puissance unitaire (Mwe) Coûttotal(M€) 0% 10% 20% 30% 40% 50% Résultat : l’effet de taille l’emporte sur l’effet de série. Les petits réacteurs ne remplaceront probablement pas les gros pour produire l’électricité en base d’un pays industrialisé. Mais il reste peut-être des marchés de niche pour les petits réacteurs. Réf. H. Safa j8
  30. 30. Diapositive 28 j8 je pense que le marché ne sera pas qu'un marché de niche cf le modèle américain qui prend en compte un large déploiement de SMR sur le sol américain et à l'étanger compte tenu des contraintes de réseau mais aussi et surtout économiques (remplacement notamment des centrales au charbon) jc600271; 10/09/2012
  31. 31. COÛT DES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES Comparable au coût d’investissement overnight des grosses unités, mais les estimations ci-dessous (qui varient d’un facteur 1 à 5) sont probablement irréalistes. On ne saura pas le coût des SMR si on ne construit pas!
  32. 32. ASPECTS FINANCIERS Avec les SMR, l’investissement reste prépondérant mais : Délais de construction réduits (Gain de 10 à 15 % sur les intérêts par la réduction du temps de construction (3 ans pour un SMR contre 5 à 6 pour un gros réacteur). Besoins en capitaux et risques financiers réduits. Investissement étalé dans le cas de la construction de plusieurs modules sur le même site. Intérêts intercalaires réduits. Début de retour sur investissement relativement rapide.
  33. 33. UTILISATION DES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES UN MARCHÉ FONDÉ SUR LA FLEXIBILITÉ Dans les pays où le nucléaire est déjà implanté, on peut mettre plusieurs modules sur le même site (construits successivement, selon les besoins, avec mutualisation d’infrastructures comme la manutention ou le contrôle- commande). Facilité d’insertion de petits modules dans un réseau électrique, surtout si celui-ci est de petite taille. Avec plusieurs modules, on peut faire tourner la maintenance et éviter les effets néfastes sur le réseau de l’arrêt d’une grosse unité. Un seul module à la fois dans les endroits isolés (centres urbains de pays en développement, sites industriels isolés).
  34. 34. UTILISATION DES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES UN MARCHÉ DE NICHE FONDÉ SUR LA CO-GÉNÉRATION POUR DES BESOINS URBAINS Co-génération possible : électricité-chauffage urbain dans les régions du Nord; (un réacteur de 200 MWé peut fournir de l’électricité pour une ville de 100 000 habitants et aussi chauffer la ville (réseau d’eau chaude, 4 kWth par habitant). électricité-dessalement d’eau dans les régions du Sud (un réacteur de 200 MWé peut fournir de l’électricité pour une ville de 100 000 habitants et dessaler l’eau nécessaire à la ville (50 m3/an et par habitant, 5 kWh/m3).
  35. 35. UTILISATION DES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES UN MARCHÉ DE NICHE DANS LES PAYS ÉMERGENTS Les petits réacteurs modulaires ouvrent une possibilité de leasing dans des pays émergents, surtout s’ils sont nomades : la compagnie étrangère apporte le réacteur tout construit, l’exploite avec son personnel et s’occupe de tout, y compris du cycle du combustible. Une nouvelle forme d’exploitation du nucléaire? Jusque là, l’exploitation nucléaire était sous le contrôle des états. Un nouvel exemple de colonialisme industriel? Quid du contrôle de sûreté? Restera-t-il du ressort des autorités locales?
  36. 36. Raffineries Extraction de pétrole Transformation du charbon en hydrocarbures liquides Pétrochimie Gaz industriels, en particulier hydrogène Engrais Sidérurgie (2 t CO2 / 1 t acier) Utilisation des petits réacteurs modulaires Un marché de niche pour des applications industrielles spécifiques
  37. 37. L’INDUSTRIE PÉTROCHIMIQUE BRÛLE UNE PARTIE DE SON PRODUIT DE BASE POUR FOURNIR DE LA CHALEUR DE PROCÉDÉ… Bilan des flux dans une raffinerie typique (180 000 barils/jour) Raffinerie PRODUITS RAFFINES : 10 000 000 t/an Combustion liquides Combustion gaz Brut : 10 550 000 t/an CO2 : 1 730 000 t/an
  38. 38. RAFFINERIE « PROPRE », AVEC APPORT DE CHALEUR NUCLÉAIRE RAFFINERIE PRODUITS RAFFINES : 10 000 000 t/an HTR 500 MWth @ 600°C Combustion gaz Brut : 10 100 000 t/an CO2 : 350 000 t/an Fourniture vapeur HTR : 450 000 t/an de brut économisées 1 380 000 t/an CO2 évitées
  39. 39. Raffineries (50-100) NOMBRE DE RÉACTEURS MODULAIRES HTR POTENTIELLEMENT UTILISABLES DANS L’INDUSTRIE PÉTROCHIMIQUE Engrais / ammoniac (100+) Petrochimiel (150) Coal-to-Liquids (100s) Extraction sables et schistes bitumineux (200+) 1 Million Tonnes CO2/an évitées pour chaque réacteur de 500 MWth utilisés en remplacement du gaz naturel
  40. 40. PEUT-ON, DOIT-ON METTRE DU NUCLÉAIRE PARTOUT? Les petits réacteurs multiplient les endroits où le nucléaire pourrait s’implanter…mais multiplient aussi les endroits à contrôler, y compris dans des endroits où le contrôle est difficile. Protection physique, non prolifération : les petits réacteurs ont des avantages et des inconvénients. Avantages : peu de manipulations de matières radioactives sur site → risques de détournement réduits, mais : Inconvénients : difficile d’assurer une protection civile efficace sur des sites nombreux et éloignés. Vulnérabilité face au terrorisme.
  41. 41. LES DIFFICULTÉS Le coût du kWh des petits réacteurs est probablement élevé. L’effet de série réussira-il à battre l’effet de taille? Pas évident… Pour bénéficier d’un effet de série, il faudrait avoir de nombreuses commandes…qui ne viendront que si la compétitivité économique est assurée. Les clients potentiels ne se bousculent pas. Comment amorçer la pompe?
  42. 42. LES PETITS RÉACTEURS MODULAIRES : UN INTÉRÊT CERTAIN DANS DE NOMBREUSES PARTIES DU MONDE; DES POLITIQUES EN FAVEUR DES SMR “SMRs represent a whole new area where America can regain its leadership role and export our technology and, as such, they represent a very unique and important opportunity for us. In particular, the SMRs of light water reactor technology build upon our expertise from small Navy nuclear reactors and represent a near-term, high technology growth industry for the U.S.” — Senator George V. Voinovich (R-OH)
  43. 43. INTÉRÊT INTERNATIONAL POUR LES SMR • USA : le DOE finance la recherche avec les industriels (450 M$), la NRC prépare le processus de certification. • Japon : les industriels s’impliquent (Toshiba, Hitachi). • Corée : création du consortium KEPCO-KAERI, décision attendue de construction d’un SMR. • Chine : 2 protos HTR en construction. • Russie : On construit déjà des réacteurs industriels! • France (Avril 2012) : Le Conseil de Politique Nucléaire a suscité le montage d’un partenariat CEA, AREVA, DCNS, EDF pour un programme d’étude de faisabilité technico-économique sur 2 ans. 2 voies explorées : SMR terrestres et SMR embarqués. Avantage au premier entrant…
  44. 44. CONCLUSION Il y a une grosse “barrière de potentiel” à franchir avant que les communautés scientifique, industrielle, financière et politique se mobilisent conjointement pour déployer les petits réacteurs nucléaires. Mais si elles y parviennent, le nucléaire civil en sortira transformé.
  45. 45. ANNEXES DIRECTION DE L'ENERGIE NUCLÉAIRE | PAGE 43
  46. 46. UN PETIT RNR-SODIUIM : PRISM DIRECTION DE L'ENERGIE NUCLÉAIRE | PAGE 44
  47. 47. TRAVELING WAVE REACTOR (TERRA POWER) DIRECTION DE L'ENERGIE NUCLÉAIRE | PAGE 45
  48. 48. NUCLÉAIRE : DES PERSPECTIVES CONTRASTÉES DANS LE MONDE USA 2 +2 New builds FINLAND 1+2 new reactors R en Nuclear KOREA 5 new builds INDIA 6 new builds JAPAN CHINA 26 new builds FRANCE 1 new EPR reactor Taishan1&2 (China) / CGNPC by 2013 & 2014 Germany, Switzerland Belgium Russia 11 New builds
  49. 49. LES RÉACTEURS À NEUTRONS RAPIDES RÉSOLVENT LE PROBLÈME DES RESSOURCES ET PERMETTENT UN CYCLE DU COMBUSTIBLE PLUS PROPRE REL 1GWe Dans les réacteurs rapides, le plutonium est constamment consommé et régénéré. Les RNR peuvent aussi brûler les actinides mineurs, évitant ainsi leur accumulation dans les déchets. RNR 1GWe (isogénérateur) 150 t/an Unat 1-2 t/an 238U (U appauvri) 10 t Pu
  50. 50. COGÉNÉRATION ÉLECTRICITÉ-CHAUFFAGE URBAIN 0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 0 50 100 150 200 Exergy(MW) ElectricEfficiencyηηηη(%) Temperature (°C) Efficiency Exergy Actuellement, sur un REL, le rendement de conversion électrique est de 35% (seulement). Le reste de l’énergie est perdu. La récupérer pour le chauffage urbain? On sait maintenant transporter la chaleur basse température sur de très longues distances. Certaines villes sont déjà équipées d’un réseau d’eau chaude Paramètres principaux : température du condenseur (gouverne le rendement de conversion électrique) et diamètre de la conduite d’eau chaude (gouverne la puissance de pompage nécessaire pour faire circuler l’eau) La chaleur gaspillée actuellement par un réacteur nucléaire de 1GWé pourrait chauffer une ville de 1M d’habitants Réf : H. Safa, IAEA meeting Prague, Oct. 2011
  51. 51. COGÉNÉRATION ÉLECTRICITÉ-DESSALEMENT D’EAU DE MER Le dessalement d’eau de mer : une nécessité croissante pour les pays du Sud (besoins pour la ville, et pour l’agriculture). On attend un triplement de la capacité dans les 10 ans à venir. Deux grandes techniques : la distillation (consomme de la chaleur) et l’osmose inverse (consomme de la puissance de pompage, c.à.d. de l’électricité). Possibilité de mixer ces deux techniques. Coût énergétique : 1 à 4 kWh/m3. Un réacteur nucléaire de 1GWé pourrait satisfaire les besoins en électricité et en eau douce d’une ville de 1M habitants (50 m3/habitant et par an). Le coût énergétique de la production d’eau douce ne représenterait que quelques % de la production du réacteur. 8 réacteurs nucléaires japonais font déjà de la cogénération électricité-dessalement. Osmose inverse Schematic of a multi-stage flash desalinator A – Steam in B – Seawater in C – Potable water out D – Waste out E – Steam out F – Heat exchange G – Condensation collection H – Brine heater
  52. 52. COGÉNÉRATION ÉLECTRICITÉ-HYDROGÈNE-CHALEUR DE PROCÉDÉ : APPLICATION À L’INDUSTRIE PÉTROLIÈRE Une raffinerie de pétrole (10 Mt/an) a besoin •D’électricité (150 MWé) •De chaleur (600 MWth) •D’hydrogène pour la transformation d’hydrocarbures lourds (60 000t/an) Actuellement, beaucoup de raffineries ont leur propre usine de production d’électricité (brûlant du pétrole) et d’hydrogène (par craquage du méthane). Un petit réacteur nucléaire de 1200 MWth peut fournir tout cela, en économisant des hydrocarbures désormais précieux, et sans produire de CO2.
  53. 53. PEUT-ÊTRE UN MARCHÉ POUR LES PETITS RÉACTEURS? Réf CUC team, AIEA

×