Les SMR, pour de nouveaux services nucléaires - SFEN

Les SMR, pour de nouveaux services nucléaires

Publié le 5 octobre 2020 - Mis à jour le 23 avril 2021
Synthèse

Un SMR, pour small modular reactor (petit réacteur modulaire), est un type de réacteur nucléaire en développement dans le monde. Moins grands et moins puissants que les réacteurs en fonctionnement, les SMR sont porteurs d’innovations et pourraient fournir de nouveaux services, au-delà de la production d’électricité, comme la production de chaleur pour alimenter des sites isolés.

Un SMR, pour small modular reactor (petit réacteur modulaire), est un type de réacteur nucléaire en développement dans le monde. Moins grands et moins puissants que les réacteurs en fonctionnement, les SMR sont porteurs d’innovations et pourraient fournir de nouveaux services, au-delà de la production d’électricité, comme la production de chaleur pour alimenter des sites isolés. 

Les SMR sont un nouveau concept de petit réacteur modulaire en développement. Issus des Etats-Unis, la R&D sur ces réacteurs se déploie désormais dans de nombreux pays, dont la France avec le projet de SMR appelé NuwardTM. Dans le monde, des premiers exemplaires pourraient fonctionner dans le courant des années 2020.

 

 

Des réacteurs nucléaires souples et modulables

Ces réacteurs de petite et moyenne puissance ont deux grandes spécificités : leur taille et leur modularité. Avec près de 300 à 400 MW par unité, ils reprennent la compacité des réacteurs des sous-marins nucléaires. Cette caractéristique autorise par exemple une architecture intégrée où tous les composants sont placés dans un équipement sous pression unique. Leur taille permet aussi d’intégrer des systèmes de sûreté passifs, en respectant toutes les exigences de sûreté des réacteurs de Génération 3.

La simplicité du design favorise la fabrication standardisée et en série d’un nombre élevé de composants et de systèmes. Dans cette conception modulaire, inspirée de l’industrie navale, la centrale est alors divisée en sous-ensembles fabriqués puis testés en usine. Facilement transportables, par voie terrestre ou maritime, les modules sont assemblés sur site. Les délais de construction sont donc raccourcis, ainsi que leur coût.

170 MW
la puissance du SMR français en développement, Nuward™

Mix énergétique

Comme les réacteurs classiques, les SMR peuvent produire de l’électricité, mais pas seulement. Ces réacteurs pourraient ainsi accompagner la flexibilité du mix électrique, alimenter des zones isolées ou encore faire de la cogénération pour produire la chaleur en même temps que de l’électricité, afin de générer de l’hydrogène, de l’eau douce ou chauffer des villes.

Approfondir
Small Modular Reactor en Finlande : l'avenir du chauffage urbain décarboné

Soucieuse de construire une société bas carbone, la Finlande entend réduire de 80 à 95 %, à l’horizon 2050, ses émissions de gaz à effet de serre par rapport au niveau de 1990. D’ici à 2029, le charbon sera interdit et les énergies fossiles verront leur poids dans le mix énergétique très largement réduit.

 

En dépit d’une population relativement faible (5,5 millions d’habitants), la Finlande continue à avoir des besoins énergétiques conséquents destinés à satisfaire une industrie nationale énergivore et à pallier à la rudesse de son climat. Pour répondre à ses objectifs climatiques sans négliger ses besoins, et alors que l’EPR d’Olkiluoto 3 (OL3) devrait être mis en service en 2021, la Finlande pourrait décider de s’appuyer davantage sur l’énergie nucléaire. La mise en service d’OL3 devrait permettre d’augmenter la part du nucléaire de 25 à 40 % dans la production électrique du pays. Mais c’est surtout sur ses réseaux de chauffage que le pays entend faire porter ses efforts. Pour y parvenir, de nombreuses solutions techniques sont actuellement envisagées, dont les petits réacteurs modulaires (ou « Small Modular Reactor », SMR en anglais) qui rencontrent un écho important : petits, polyvalents et flexibles, ils constituent en effet une alternative crédible aux énergies fossiles qui représentent aujourd’hui encore près de 50 % de la production énergétique de la Finlande. Celle-ci est à environ 55 % propre, mais des efforts doivent encore être consentis dans différents secteurs comme celui du chauffage urbain, responsable de 15 % des émissions de CO2  du pays et principale cible d’un éventuel déploiement de SMR.

SMR et chauffage urbain : état des lieux

La Finlande dispose à l’échelle nationale de près de 200 réseaux de chauffage urbain de tailles différentes, pour une consommation annuelle de près de 35 TWh dont la moitié provient encore de l’exploitation des énergies fossiles (charbon, gaz et fioul) et de la tourbe. Ils occasionnent le rejet de 5 millions de tonnes de CO2 par an. Par le déploiement d’un réseau de SMR performant, la quasi-totalité de ces émissions seraient éliminables. Les SMR permettraient également l’économie de plusieurs millions de mètres cubes de biomasse qui pourraient être affectés à d’autres usages contribuant à l’effort climatique. Enfin, avec une tonne de CO2 émise qui est actuellement facturée 25 euros par le Système d’échange de quotas d’émission de l’Union européenne (SEQEUE), mais qui pourrait atteindre 50 euros d’ici à 2030, la Finlande économiserait annuellement entre 125 et 250 millions d’euros.

Aujourd’hui, la mise en place de SMR pourrait convenir à 60 % des réseaux de chauffage urbain finlandais. En conservant la part actuelle de renouvelables, les SMR permettraient même de remplacer la quasi-totalité des énergies fossiles et de la tourbe dans le mix énergétique. 50 à 70 % des besoins énergétiques pourraient être satisfaits, et cette part augmenterait encore si des moyens de stockage de la chaleur en été venaient à être développés pour subvenir aux besoins hivernaux. De même, le prix de l’énergie de chauffage n’en serait que plus compétitif.

Des réflexions et débats qui montent en intensité 

Pour l’heure, aucun projet n’est en phase de développement en Finlande. Le débat sur le devenir des réseaux de chauffage urbain actuels et sur leurs alternatives existe depuis plusieurs années et devrait continuer à gagner en intensité, mais aucun conseil municipal n’a pour l’instant encore officiellement formulé son intention de s’orienter vers la production de chaleur ou de la cogénération à partir de SMR, pas plus que les autorités politiques ne se sont ouvertement déclarées en leur faveur. Plusieurs agglomérations, comme Helsinki, Espoo ou Kirkkonummi ont toutefois lancé des études de faisabilité. De leur côté, la totalité des acteurs du nucléaire finlandais s’intéressent à la technologie des SMR. Plusieurs conférences ont été organisées depuis deux ans notamment à l’initiative de la Société éco-moderniste de Finlande et de l’organisation anglo-suisse Energy for Humanity dont elle émane, afin d’élargir la portée de la discussion. Ces événements ont systématiquement rassemblé les pouvoirs publics (le régulateur STUK et le ministère de l’Économie et de l’Emploi), le Centre de recherche technique de Finlande (VTT) et les industriels et électriciens (TVO, Fortum, Fennovoima, Finnuclear), preuve d’un intérêt croissant et du degré de maturité acquis par le débat.

Lors de la dernière en date (le 29 mars 2019 à Helsinki), plusieurs concepteurs de SMR ont présenté leurs projets, tandis que des chercheurs finlandais ont dévoilé les résultats de travaux prospectifs sur le potentiel de développement des SMR et les écosystèmes associés. Le VTT multiplie de son côté les projets de recherche, qu’ils soient internes ou liés à des projets internationaux comme c’est le cas avec le projet européen ELSMOR qu’il coordonne (et dans lequel on retrouve côté français EDF, le CEA, l’IRSN, Framatome et TechnicAtome) et pour lequel le design du F-SMR français est utilisé. Les constructeurs et les électriciens attendent aujourd’hui que l’autorité de sûreté finlandaise soit en mesure de définir et de partager un ensemble d’exigences règlementaires et normatives nécessaires à la construction et à l’exploitation des SMR avant de se projeter sur le développement concret d’éventuels projets.

Mais cette dernière dit disposer de moyens limités pour ce faire, et en appelle à une prise d’initiative du ministère de l’Économie et de l’Emploi qui permettrait une mise en mouvement de tous les acteurs du nucléaire finlandais. On voit bien que si la réflexion avance, le contexte n’est pas encore assez porteur pour générer un projet concret. Lors de la dernière conférence sur le sujet, plusieurs candidats aux élections législatives, qui viennent de se dérouler en Finlande, s’étaient prononcés pour le développement des SMR. La constitution du nouveau gouvernement suite à l’élection du 14 avril 2019 est en ce sens intéressante et les prochains mois devraient livrer les premiers indices quant aux perspectives qui pourraient être offertes aux SMR dans le pays.

Dessin de Guillaume Monnain

Dossier de réféfence 

RGN 4, numéro 5 – 2018 : « SMR : en mode modules »