12/12/2018

Small Modular Reactors : une nouvelle approche du nucléaire

Plus rapides à construire, moins encombrants, plus adaptables, les SMR sont une réponse au besoin d’énergie décarbonée de petite ou moyenne puissance dans des environnements parfois isolés. Fiabilité et sécurité restent incontournables mais les notions de modularité, de flexibilité, de constructibilité ainsi que la digitalisation sont les nombreux axes d’innovation sur lesquels planchent les ingénieurs afin de proposer les solutions optimales de demain. 

SMR, trois lettres qui symbolisent aujourd’hui le dynamisme du nucléaire. En Europe le nucléaire est plutôt synonyme de gros réacteurs dont la puissance peut atteindre 1600 MW mais de nombreux projets de SMR sont recensés dans le monde.

2 raisons expliquent un tel engouement :

  • Le coût de construction de grosses centrales est élevé et les délais de mise en service sont longs. Ce type de centrale nécessite donc une capacité d’investissement très importante ce qui limite leur développement. Les SMR dont le coût et les délais peuvent être très inférieurs permettent à des acteurs plus nombreux d’investir dans la mise en œuvre de l’énergie nucléaire.
  • Les SMR intéressent des pays qui ont des besoins en énergie dans des zones excentrées c’est-à-dire là ou un réacteur de très grande puissance n’est pas forcément une réponse à leur besoin.

 

S pour « simplicité », M pour « modularité » et « production de masse », R pour « retour d’expérience »

La puissance limitée des SMR permet de concevoir des architectures plus simples et permet d’envisager des fabrications standardisées et en série d’un nombre élevé de composants et de systèmes. Cette standardisation permet ainsi une fabrication plus rapide et moins coûteuse car bénéficiant d’un effet de série.

De plus, comme mis en œuvre dans d’autres secteurs industriels (aéronautique, naval, …), ce type de conception modulaire permet de découper la centrale en sous-ensembles fabriqués, puis testés en usine. Facilement transportables, par voie terrestre ou maritime, les modules sont plus rapidement assemblés sur site.

Assystem a ainsi étudié le design du condenseur de la salle des turbines en le découpant en plusieurs modules. Cette conception permet également de simplifier les opérations de maintenance en remplaçant un des modules en cas de panne au lieu de remplacer l’ensemble du condenseur. Le stock de pièces de rechange en est également optimisé.

Les experts s’accordent sur le fait que les premiers modèles commerciaux de SMR s’appuieront sur les technologies REP (Réacteur Eau sous Pression) afin de bénéficier du retour d’expérience des nombreux réacteurs issus de cette filière. C’est par exemple le cas de EDF en France ou Rolls Royce au Royaume-Uni.  Ces solutions ont l’avantage de simplifier la réalisation de la centrale mais également d’intégrer plus facilement des systèmes de sûreté passifs et de disposer d’un délai de grâce important en cas d’accident.

Maîtrise de la sûreté nucléaire, Incrediblengineers Assystem

Bénéficier des solutions digitales

Les SMR sont une occasion en or pour valoriser l’utilisation des solutions digitales, comme le Building Information Modeling (BIM), une technique de modélisation numérique, notamment utilisée lors de la construction d’infrastructures complexes comme par exemple l’aéroport de Doha. Il y a encore très peu de temps, le digital était peu présent dans la conception des réacteurs. Aujourd’hui, nous pouvons élaborer des maquette 5D. Les 3 premières dimensions sont évidemment spatiales. La quatrième est le facteur temporel. Nous pouvons aujourd’hui, grâce aux nouvelles technologies, simuler le délai de livraison d’un réacteur. Enfin, la cinquième dimension est le facteur financier afin de piloter le cout global du projet. Tous ces paramètres nous permettent d’anticiper les moments potentiellement critiques de chaque projet et donc de répondre au mieux aux attentes des investisseurs ou de parer aux futures problématiques. Un problème d’interface entre deux équipements peut par exemple être détecté à l’avance par le numérique et ainsi éviter des dérives de couts et de délais. Ces technologies permettent également de disposer d’un jumeau numérique du réacteur qui est alors utilisé pour optimiser les opérations de maintenance et les travaux de rénovation. Il sera également utilisé pour préparer les opérations de démantèlement.

 

Un enjeu pour la planète

Pour revaloriser l’image du nucléaire, le potentiel écologique des SMR pourrait également s’avérer très utile. En effet au-delà de la production d’électricité la conception des SMR permet différents usages comme fournir de la chaleur (cogénération), dessaler l’eau de mer, produire de l’hydrogène.

Il est également possible de concevoir des centrales multi-SMR : en modulant la puissance d’une ou plusieurs unités en quelques minutes, elles permettent de s’intégrer dans un réseau de type smart grid afin de compenser l’intermittence des renouvelables sans émettre de CO2 comme peuvent le faire des centrales à gaz.

Ainsi, si nous voulons nous engager d’ici 2040 à ne plus produire de véhicules gasoil et respecter les accords de Paris en ne dépassant pas les 2 degrés d’augmentation climatique, nous devons poursuivre agressivement une transition énergétique vers une introduction de l’électricité zéro carbone. Les SMR sont un excellent pare-feu pour s’assurer qu’une fois 2030 arrivé, nous serons en mesure de basculer sur une production verte et d’assurer une production grandissante pour répondre à l’augmentation de la consommation, en lien avec la hausse de la population.

Toujours dans le développement d’une électricité écoresponsable, les SMR peuvent également être utilisés dans les pays en développement qui n’ont pas le réseau de transport d’électricité ni la demande pour une production plus importante. Les SMR fournissent alors une solution pour produire de l’électricité zéro carbone en lieu et place de centrales au charbon ou au gaz.

Un pas de plus vers la normalisation internationale

Autre avantage des SMR et notamment de la standardisation de leurs composants, cela facilite la mise en place d’un standard de sécurité universel applicable dans tous les pays. Lorsqu’un avion décolle de Londres et se pose à Rio de Janeiro, il est en adéquation constante, tout au long du vol, avec les réglementations aériennes car le secteur de l’aéronautique a uniformisé ces lois.

L’Agence Internationale de l’Energie Atomique (AIEA) a lancé de nombreux groupes techniques pour s’attaquer à ce sujet. La réglementation Britannique peut être par exemple plus rigide que la Française pour des aspects de sûreté incendie et il est grand temps de remettre tout le monde au même niveau. Il est important que cette normalisation se fasse dans un souci de simplification, bien entendu sans impacter la sureté, afin de permettre un développement compétitif des SMR.

Les SMR sont ainsi une merveilleuse opportunité pour Assystem de poursuivre le développement de ses compétences dans le secteur du nucléaire en identifiant et mettant en œuvre des innovations qui vont contribuer à l’amélioration de la compétitivité de ce secteur. Soyons créatifs, inventifs, inspirons-nous des autres secteurs industriels tels que l’aéronautique ou l’espace afin de concrétiser ce rêve d’un nucléaire nouvelle génération.

 

Assystem
Publié par :
Assystem
Signé par Eric Devingt, Directeur de l'entité Réacteur Nucléaire et Nicholas Morris, Ingénieur Projet chez Assystem

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