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Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014
Les petits réacteurs modulaires (SMR)
Quel avenir ?
Jacques Chénais
Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014
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Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014 8
USA
• Un objectif: retrouver un leadership nucléaire et recréer une industrie
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• Quatre projets: mPower de B&W, Westinghouse, Nuscale et Holtec.
• Soutien du DOE (budget de 450 M$ sur 5 ans) de deux projets mPower
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• Le site de Clinch River exploité par TVA pour les premiers mPower.
Corée du sud
• Le projet SMART de Kepco-Kaeri , certifié par l’AS depuis juillet 2012.
Russie
• Effort porté sur les centrales transportables (TNPP). Barge Akademik
Lomonosov (2X 35 MWe) mise en service en 2016.
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Chine
• Projets ACP 100 et CAP 150 (REP 100 et 150 MWe) de CNNC.
• Un premier site annoncé (Zhangzhou) dans la province de Fujian,
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Argentine
• Projet CAREM (25 MWe) en réalisation (prototype de SMR 150 MWe).
L’offre et la stratégie des pays concurrentsL’offre et la stratégie des pays concurrents
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Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014 9
Illustration des projets des pays concurrents à l’horizon 2020Illustration des projets des pays concurrents à l’horizon 2020
1 x 225 MWe
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2 x 180 MWe
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Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014
2 L’approche française
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Premières conclusions
Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014 11
• Une architecture intégrée
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pompes en cuve)
• Des systèmes passifs
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• Une conception/réalisation
modulaire des systèmes
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• Une conception/réalisation
modulaire et pré-équipée de
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SMR terrestre : design chaudière AREVASMR terrestre : design chaudière AREVA
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Conférence SFEN du 26 mars 2014 12
SMR terrestre : bâtiment réacteur modulaire et semi-enterréSMR terrestre : bâtiment réacteur modulaire et semi-enterré
.
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Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014 13
SMR terrestre : approche sûretéSMR terrestre : approche sûreté
• L’architecture intégrée limite fortement la taille
des brèches primaires.
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puissance résiduelle de façon passive, avec
redondance et autonomie.
• Un maintien du corium en cuve démontrable.
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séisme, aux agressions externes et à la
malveillance.
⇒ Objectif : « Emergency Planning Zone » limitée au site
Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014 14
Flexblue® : concept innovant de centrale transportable immergéeFlexblue® : concept innovant de centrale transportable immergée
Construction
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• Bénéfices de l’immersion pour la
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Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014 15
Flexblue® : concept modulaire - solution intégralement transportableFlexblue® : concept modulaire - solution intégralement transportable
Les techniques de construction navale permettent de
pousser la logique de modularité et de
standardisation au maximum :
• Préfabrication de sous-skids
• Assemblage en usine sur skids
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• Acheminement du module final complet sur site
par transport maritime skids Turbine
Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014 16
• Vis à vis de la sûreté:
• source de réfrigération infinie et disponible en permanence
Alliée à l’utilisation de systèmes de sauvegarde passifs,
garantie de réfrigération du module sur le long terme
• En situation ultime, refroidissement de la cuve même en cas
de cœur dégradé et refroidissement de la coque en toutes
circonstances
Pas de rejet atmosphérique et pas de situation d’urgence
pour les populations (EPZ très réduite)
• Vis-à-vis des agressions:
Agressions exclues : chutes d’avions, neige, vent, …
Agressions atténuées: courants, houle… (critères de site),
effet tsunami non dimensionnant, séisme sous-marin :
marges de conception élevées issues des technologies
navales (résistance aux états de mer)
Malveillance prise en compte: accessibilité très difficile et
moyens de détection et d’intervention
Flexblue :
Zone d’intervention
limitée dans le temps et
l’espace
Zone typique
d’intervention pour
une centrale terrestre
EPZ très réduite
Flexblue® : bénéfices de l’immersionFlexblue® : bénéfices de l’immersion
Effet Tsunami négligeable en immersion
EPZ très réduite
Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014
Des centrales de faible puissance - 150 / 170 MWe - peuvent être conçues et
réalisées de façon modulaire en usine, offrant les meilleures garanties de réalisation
standardisée et de qualité. En conséquence :
• Une durée de construction sur site de 3 ans paraît accessible pour des centrales
terrestres (du premier béton à la mise en service).
• La transportabilité intégrale du concept Flexblue permet de réduire à 16 mois la
durée des travaux de construction sur le site d’exploitation.
La faisabilité des centrales de faible puissance - centrale à terre sur la base de
réacteurs intégrés et centrale immergée Flexblue - est accessible en satisfaisant les
meilleurs standards de sûreté (maintien du corium en cuve, robustesse aux agressions
naturelles et malveillantes, objectif d’une EPZ limitée aux contours du site).
17
Premières conclusionsPremières conclusions
Différentes architectures de REP sont possibles, et notamment l’architecture
intégrée innovante étudiée par AREVA qui présente des avantages en termes de
compacité et de sûreté (échangeurs dédiés et systèmes passifs pour l’évacuation de la
puissance résiduelle).
Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014
A 100€/MWh , sur la base d’une analyse multicritères partagée par les membres du
consortium, un marché peut s’ouvrir à l’horizon de la prochaine décennie vers des
pays soucieux d’équilibrer leur mix énergétique avec une part de nucléaire, n’ayant
pas les infrastructures et/ou les capacités financières pour des centrales de grande
puissance ou souhaitant intégrer une part de SMRs pour plus de flexibilité dans leur
parc nucléaire.
La cible de 100€/MWh est atteignable pour des réalisations de série sur la base des
évaluations industrielles (bottom – up) et des hypothèses économiques
habituellement retenues pour les centrales de grande puissance (taux d’actualisation
de 8%) :
• L’atteinte de l’objectif économique est associée à une solution par 2 ou par 4
réacteurs pour les SMR terrestres,
• Le concept Flexblue permet d’atteindre cet objectif dès la première unité sur un
site avec une mutualisation des moyens de support terrestre de maintenance et
chargement déchargement entre plusieurs unités ou exploitants.
18
Premières conclusionsPremières conclusions
Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014 19
3 Is small beautiful ?
Consortium SMR
Conférence SFEN du 26 mars 2014
Is small beautiful ?
• Yes :
- Choix de technologies éprouvées: la filière REP
- Avancées au plans Sûreté et Sécurité
- Offre nucléaire complémentaire (ouvre de nouveaux
marchés de l’électricité, flexibilité financière, risques
financiers réduits, atouts pour primo-accédants)
- Gamme de puissance bien adaptée aux besoins de
cogénération et production de chaleur.
- Renforcement industrie nucléaire nationale
• Yes, to confirm :
- Compétitivité
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Consortium SMR
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Les petits réacteurs modulaires (SMR) Quel avenir ?

  • 1. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 Les petits réacteurs modulaires (SMR) Quel avenir ? Jacques Chénais
  • 2. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 1 Le contexte
  • 3. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 Les besoins énergétiques et la place du nucléaire • L’approvisionnement en énergie: un enjeu politique, économique et environnemental pour l’avenir de la planète. • Le Nucléaire offre une solution incontournable avec les énergies renouvelables. • Le Nucléaire s’est développé en parallèle pour les centrales électrogènes et la propulsion navale militaire (des REP pour l’essentiel). • Le facteur d’échelle a conduit au développement de réacteurs de forte puissance pour la production d’électricité. • Pourtant les réacteurs de faible puissance suscitent un intérêt grandissant pour la production d’électricité ou la production de chaleur, voire la propulsion navale civile pour des porte- conteneurs de grande taille.
  • 4. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 les SMRs : quelle définition ? SMR Small Puissances inférieures à 300 MWe (plutôt entre 50 et 200 MWe) ModularModular Conception et réalisation modulaires Réalisation standardisée en usine poussée (productions de série et adaptations sites limitées) Désigne aussi l’aménagement multi réacteurs Reactors (3rd generation) Déploiement prochaine décennie Réacteurs à eau (REP)
  • 5. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 Pourquoi un consortium SMR français? A la demande du CPN de février 2011: création d’un GT SMR pour évaluer la pertinence pour les acteurs français du segment SMR Rapport du GT SMR remis fin juin 2011 Poursuite de l’investigation au sein d’un consortium SMR en place en avril 2012 avec pour objectifs: Une étude de faisabilité technique et économique (SMR terrestres et immergés) Le lancement d’un projet (conceptual design), si les conditions sont réunies Rapport intermédiaire remis fin juin 2013 (fin de phase 1) Poursuite phase 2 jusqu’en juillet 2014
  • 6. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 Quel marché ? Le marché de l’électricité : - réseaux contraints par la taille et/ou l’économie (non compatibles des réacteurs de puissance). Recherche de flexibilité financière (accès à des centrales de moyenne puissance multi SMR), de solutions de remplacement des moyens de production fossiles. (gamme 100 à 300 MWe) - unités isolées géographiquement avec réseaux limités ou absents mais aussi bases militaires, sites industriels isolés. Cogénération possible. (gamme 25 à 100 MWe) Le marché de la chaleur: process industriels, chauffage, production d’eau douce Le marché de la PN civile concerne potentiellement les porte- conteneurs de grande capacité (puissances d’environs 100MWe).
  • 7. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 Quelles clés pour ouvrir le marché électrogène ? • La sûreté au meilleur standard (design génération 3+), l’harmonisation et la stabilité des référentiels de sûreté, des processus de contrôle et de certification. • Le clarification du cycle du combustible : approvisionnement, transport (neuf et irradié), aval du cycle. • La prise en compte des aspects: non prolifération, juridiques, sociétaux, politiques Les SMR: une autre offre énergétique nucléaire • La compétitivité dont le critère le plus pertinent est le coût actualisé de production (LCOE): - inférieur à 100 €/MWh pour les réseaux contraints - inférieur à 150 €/MWh pour les sites et zones isolés des conceptions/réalisations en rupture: compactes, modulaires, standardisées, largement réalisables en usine, en production de série, aux temps de montage sur site réduits, à l’exploitation et à la maintenance simplifiées.
  • 8. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 8 USA • Un objectif: retrouver un leadership nucléaire et recréer une industrie nucléaire. • Quatre projets: mPower de B&W, Westinghouse, Nuscale et Holtec. • Soutien du DOE (budget de 450 M$ sur 5 ans) de deux projets mPower et Nuscale. • Le site de Clinch River exploité par TVA pour les premiers mPower. Corée du sud • Le projet SMART de Kepco-Kaeri , certifié par l’AS depuis juillet 2012. Russie • Effort porté sur les centrales transportables (TNPP). Barge Akademik Lomonosov (2X 35 MWe) mise en service en 2016. • Autres projets VBER d’OKBM jusqu’à 300 MWe. Chine • Projets ACP 100 et CAP 150 (REP 100 et 150 MWe) de CNNC. • Un premier site annoncé (Zhangzhou) dans la province de Fujian, d’autres projets dans la province de Jiangxi. Besoins de cogénération. Argentine • Projet CAREM (25 MWe) en réalisation (prototype de SMR 150 MWe). L’offre et la stratégie des pays concurrentsL’offre et la stratégie des pays concurrents SMART 100 MWe mPower 180 MWe
  • 9. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 9 Illustration des projets des pays concurrents à l’horizon 2020Illustration des projets des pays concurrents à l’horizon 2020 1 x 225 MWe Etats Unis 2 x 180 MWe Chine Russie Corée 2 x 35 MWe CNNC 100 MWe SMART 1x100 MWe Nuscale 1 x 45 MWe Holtec 1 x 160 MWe
  • 10. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 2 L’approche française par le consortium SMR Premières conclusions
  • 11. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 11 • Une architecture intégrée (générateurs de vapeur, pressuriseur, hydrauliques pompes en cuve) • Des systèmes passifs d’évacuation de la puissance résiduelle • Une conception/réalisation modulaire des systèmes auxiliaires et de sauvegarde • Une conception/réalisation modulaire et pré-équipée de l’enceinte de confinement SMR terrestre : design chaudière AREVASMR terrestre : design chaudière AREVA
  • 12. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 12 SMR terrestre : bâtiment réacteur modulaire et semi-enterréSMR terrestre : bâtiment réacteur modulaire et semi-enterré . • Une architecture modulaire adaptable • Un bâtiment partiellement enterré • Une organisation des locaux standardisée. • Une construction également modulaire pour le génie civil et les installations (skids). • Une organisation du bâtiment favorisant la mutualisation d’installations.
  • 13. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 13 SMR terrestre : approche sûretéSMR terrestre : approche sûreté • L’architecture intégrée limite fortement la taille des brèches primaires. • Des dispositions garantissant l’extraction de la puissance résiduelle de façon passive, avec redondance et autonomie. • Un maintien du corium en cuve démontrable. • Un confinement des fluides primaires dans une enceinte métallique. • Un bâtiment réacteur conçu pour résister au séisme, aux agressions externes et à la malveillance. ⇒ Objectif : « Emergency Planning Zone » limitée au site
  • 14. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 14 Flexblue® : concept innovant de centrale transportable immergéeFlexblue® : concept innovant de centrale transportable immergée Construction Démantèlement Transport Power Production Seashore connection • Bénéfices de l’immersion pour la sûreté (source froide infinie) et la sécurité • Peu d’impact sur le paysage et réhabilitation de site aisée Ferme de modules Centre de Contrôle à Terre Navire de transport et de mise à poste Module immergé • Centrale constituée de modules de production immergés de 160 MWe , connectés à un centre à terre • Modules disposés dans les eaux territoriales, à moins de 12 Nq des côtes, à moins de 100 mètres de fond Transport Rechargement
  • 15. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 15 Flexblue® : concept modulaire - solution intégralement transportableFlexblue® : concept modulaire - solution intégralement transportable Les techniques de construction navale permettent de pousser la logique de modularité et de standardisation au maximum : • Préfabrication de sous-skids • Assemblage en usine sur skids • Intégration dans la coque en chantier naval • Acheminement du module final complet sur site par transport maritime skids Turbine
  • 16. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 16 • Vis à vis de la sûreté: • source de réfrigération infinie et disponible en permanence Alliée à l’utilisation de systèmes de sauvegarde passifs, garantie de réfrigération du module sur le long terme • En situation ultime, refroidissement de la cuve même en cas de cœur dégradé et refroidissement de la coque en toutes circonstances Pas de rejet atmosphérique et pas de situation d’urgence pour les populations (EPZ très réduite) • Vis-à-vis des agressions: Agressions exclues : chutes d’avions, neige, vent, … Agressions atténuées: courants, houle… (critères de site), effet tsunami non dimensionnant, séisme sous-marin : marges de conception élevées issues des technologies navales (résistance aux états de mer) Malveillance prise en compte: accessibilité très difficile et moyens de détection et d’intervention Flexblue : Zone d’intervention limitée dans le temps et l’espace Zone typique d’intervention pour une centrale terrestre EPZ très réduite Flexblue® : bénéfices de l’immersionFlexblue® : bénéfices de l’immersion Effet Tsunami négligeable en immersion EPZ très réduite
  • 17. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 Des centrales de faible puissance - 150 / 170 MWe - peuvent être conçues et réalisées de façon modulaire en usine, offrant les meilleures garanties de réalisation standardisée et de qualité. En conséquence : • Une durée de construction sur site de 3 ans paraît accessible pour des centrales terrestres (du premier béton à la mise en service). • La transportabilité intégrale du concept Flexblue permet de réduire à 16 mois la durée des travaux de construction sur le site d’exploitation. La faisabilité des centrales de faible puissance - centrale à terre sur la base de réacteurs intégrés et centrale immergée Flexblue - est accessible en satisfaisant les meilleurs standards de sûreté (maintien du corium en cuve, robustesse aux agressions naturelles et malveillantes, objectif d’une EPZ limitée aux contours du site). 17 Premières conclusionsPremières conclusions Différentes architectures de REP sont possibles, et notamment l’architecture intégrée innovante étudiée par AREVA qui présente des avantages en termes de compacité et de sûreté (échangeurs dédiés et systèmes passifs pour l’évacuation de la puissance résiduelle).
  • 18. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 A 100€/MWh , sur la base d’une analyse multicritères partagée par les membres du consortium, un marché peut s’ouvrir à l’horizon de la prochaine décennie vers des pays soucieux d’équilibrer leur mix énergétique avec une part de nucléaire, n’ayant pas les infrastructures et/ou les capacités financières pour des centrales de grande puissance ou souhaitant intégrer une part de SMRs pour plus de flexibilité dans leur parc nucléaire. La cible de 100€/MWh est atteignable pour des réalisations de série sur la base des évaluations industrielles (bottom – up) et des hypothèses économiques habituellement retenues pour les centrales de grande puissance (taux d’actualisation de 8%) : • L’atteinte de l’objectif économique est associée à une solution par 2 ou par 4 réacteurs pour les SMR terrestres, • Le concept Flexblue permet d’atteindre cet objectif dès la première unité sur un site avec une mutualisation des moyens de support terrestre de maintenance et chargement déchargement entre plusieurs unités ou exploitants. 18 Premières conclusionsPremières conclusions
  • 19. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 19 3 Is small beautiful ?
  • 20. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 Is small beautiful ? • Yes : - Choix de technologies éprouvées: la filière REP - Avancées au plans Sûreté et Sécurité - Offre nucléaire complémentaire (ouvre de nouveaux marchés de l’électricité, flexibilité financière, risques financiers réduits, atouts pour primo-accédants) - Gamme de puissance bien adaptée aux besoins de cogénération et production de chaleur. - Renforcement industrie nucléaire nationale • Yes, to confirm : - Compétitivité - Ouverture effective du marché
  • 21. Consortium SMR Conférence SFEN du 26 mars 2014 Merci de votre attention