Le nucléaire connaît sa renaissance dans le monde : sur les raisons

La principale tendance constamment promue dans le monde l'économie au cours des dernières décennies, il s'est « verdi » en raison du rejet constant de l'utilisation des combustibles fossiles et de la production nucléaire, qui ont été déclarés nocifs et dangereux pour l'environnement. Pourtant, à en juger par le nombre total de start-up dans ce domaine à travers le monde, le nucléaire, au contraire, connaît une renaissance.

Jeune "vert"

Pourquoi cela se produit n'est pas difficile à deviner. L'agenda "vert" et la lutte pour l'environnement sont bien sûr bons, mais il y a aussi des réalités économiques objectives qui ne peuvent tout simplement pas être ignorées. La part du combustible dans le coût de l'électricité produite dans les centrales nucléaires, grandes et petites, est de l'ordre de 3 % à 5 %. Dans la production d'électricité au gaz, le coût de la composante combustible atteint un niveau de 70 à 80 %. Lorsque le coût du gaz naturel a considérablement augmenté en un an et demi, cela a rendu la production industrielle non rentable même dans l'Allemagne développée, où de nombreux technologique entreprises zasobiralis dans l'émigration d'affaires. Si le coût de l'uranium pour les centrales nucléaires bondit plusieurs fois, l'évolution des tarifs ne sera pas aussi critique pour le consommateur final d'électricité.



En d'autres termes, c'est le nucléaire qui s'est avéré le plus adapté aux nouvelles réalités économiques. Il a une faible empreinte carbone, ne dépend pas des aléas de la nature, en tant que sources renouvelables "vertes", son coût est adéquat et prévisible, ce qui est nécessaire. Ses inconvénients incluent un seuil d'entrée assez élevé : les centrales nucléaires sont construites pour longtemps et sont chères. Il n'est pas surprenant que des projets de mini-centrales nucléaires, ou centrales nucléaires de faible puissance (LNPP), soient actuellement activement développés dans le monde.

ASMM/SMR

En 2020, il y avait plus de 70 projets dans le domaine des mini-centrales nucléaires (SMR - Small Modular Reactor, selon la classification occidentale) dans le monde, dont 17 en Russie. Une centrale nucléaire moderne a une capacité moyenne de 1100-1600 MW. Ce sont des installations énormes et coûteuses, mais elles génèrent l'électricité la moins chère et la plus respectueuse du carbone. Mais non seulement tout le monde peut se permettre de commander la construction d'une telle centrale nucléaire à certains Rosatom. C'est pourquoi l'énergie nucléaire à petite échelle est considérée comme un domaine extrêmement prometteur qui, selon la classification de l'AIEA, comprend des centrales d'une puissance électrique allant jusqu'à 300 MW. En outre, il existe également des centrales dites micronucléaires d'une capacité allant jusqu'à 10 MW.

Les caractéristiques de conception des SMR incluent leur modularité, qui permet de ne pas construire une centrale nucléaire géante sur place, mais de produire en série la plupart des équipements de la centrale et de les livrer sur le site sous forme de modules. Le temps de construction des mini-centrales devrait être réduit à 2-3 ans contre 5-10 ans pour les centrales nucléaires traditionnelles. Les dimensions compactes permettront même d'enfouir de petites centrales nucléaires, ce qui réduira les risques d'accidents radiologiques et de fuites. L'automatisation moderne permettra d'exploiter une telle mini-centrale nucléaire avec moins de personnel, ce qui entraînera également des réductions de coûts. Les petites centrales nucléaires peuvent être construites en utilisant une variété de technologies et de configurations : réacteurs terrestres à eau sous pression, SMR en mer, réacteurs rapides, réacteurs à sels fondus et microréacteurs.

Plus de la moitié des startups utilisent des réacteurs à eau sous pression, qui équipent 80 % des grandes centrales nucléaires. La différence réside dans la taille réduite et la disposition intégrale : la plupart des composants du circuit primaire, y compris les générateurs de vapeur, sont situés directement à l'intérieur de la cuve du réacteur. Selon ce principe, en particulier, le projet NuScale de la société américaine du même nom, qui a développé une unité de puissance d'une capacité de 60 MW à 77 MW, a été mis en œuvre. Le pool commun de la mini-centrale nucléaire, qui assure la sécurité lors des opérations de refroidissement et de rechargement, peut accueillir 4, 6 ou 12 modules d'une capacité totale respective de 308, 462 et 924 MW. Le rechargement d'1/3 du combustible nucléaire doit être effectué tous les deux ans. La société de développement promet un coût de l'électricité de 40 à 65 dollars par MWh.

Le réacteur chinois ACP100 et l'argentin CAREM ont également une configuration intégrée. En Chine, les deux premières petites unités d'une capacité de 125 MW sont situées sur le site de la centrale nucléaire en activité de Changjiang sur l'île de Hainan, sous terre. Sur la base de cette technologie, il est prévu de créer toute une gamme de réacteurs multifonctionnels d'une capacité de 25 à 200 MW, y compris des centrales nucléaires flottantes. En Argentine, les travaux en ce sens ont commencé il y a 30 ans, et la construction de la première centrale CAREM d'une capacité d'un peu plus de 30 MW a débuté en 2014. Sur la base de cette technologie, il est prévu de créer une série de mini-réacteurs argentins d'une capacité de 100 à 200 MW. Au Canada, ils prévoient de construire un réacteur à eau bouillante BWRX-2028 et un SMR CANDU à eau lourde d'ici 300. La République tchèque a son propre projet de réacteur à eau lourde pour une mini-centrale nucléaire appelée TEPLATOR.

A noter que la Russie est l'un des rares pays à avoir effectivement exploité des mini-centrales nucléaires. Les États-Unis et l'URSS ont été les premiers à concevoir des réacteurs à eau sous pression de faible puissance pour les besoins de leur flotte, sous-marine et de surface. Depuis le milieu du siècle dernier dans notre pays, de petits réacteurs nucléaires ont été installés sur des brise-glace nucléaires, et à ce jour, quatre générations ont déjà changé - OK-150 (a / l "Lénine", 1957), OK-900A (a / l projet "Arktika" 10520), KLT-40 (a/l projet "Taimyr" 10580) et RITM-200 (projet UAly 22220). Sur leur base, une centrale nucléaire thermique flottante russe (FNPP) a été créée, qui est envoyée en Tchoukotka pour remplacer l'ancienne centrale nucléaire de Bilibino et une centrale thermique au charbon. Des centrales nucléaires flottantes de la prochaine génération sont en cours de construction avec des réacteurs RITM-200 d'une capacité de 55 MW chacun et d'une durée de vie allant jusqu'à 60 ans, dans lesquels le ravitaillement en combustible ne sera nécessaire qu'une fois tous les 10 ans.

En fait, le RITM-200 russe est actuellement le réacteur le plus massif et le plus maîtrisé pour les petites centrales nucléaires. Une version marine du VVR compact ACPR50S de 50 MW est actuellement en construction en Chine. La société danoise Seaborg, en collaboration avec la société de construction navale sud-coréenne Samsung Heavy Industry, développe une centrale nucléaire flottante avec un réacteur rapide à sel liquide d'une capacité de 200 à 800 MW et d'une durée de vie de 24 ans.

Outre les réacteurs à eau, de nombreuses mini-centrales nucléaires prometteuses utilisent des réacteurs rapides avec un caloporteur à métal liquide (LMC). Par exemple, il s'agit du réacteur Natrium, un développement conjoint de la société TerraPower de Bill Gates et de GE Hitachi Nuclear Energy. La start-up est un groupe électrogène à réacteur rapide au sodium de 345 MW associé à un système de stockage de chaleur sous forme de réservoirs à sels fondus, qui lui permettra de porter temporairement sa puissance à 500 MW et ainsi de fonctionner en mode manoeuvrable. Dans notre pays, des réacteurs rapides au sodium fonctionnent depuis longtemps dans les centrales BN-600 et BN-800 de la centrale nucléaire de Beloyarsk. À Dimitrovgrad, un réacteur de recherche au sodium de nouvelle génération MBIR est en construction.

Une direction prometteuse dans le domaine des petites centrales nucléaires sont les réacteurs refroidis au gaz utilisant de l'hélium comme liquide de refroidissement, qui peut être chauffé jusqu'à 700-900 degrés. En Chine, la première unité électrique de ce type a commencé à fonctionner en 2021 à la centrale nucléaire de SHIDAO BAY. Aux États-Unis, il existe son analogue appelé Xe-100 de X-Enegry, mais en Russie, de tels projets ne sont encore que sur papier. Les SMR comprennent également des réacteurs à sels fondus, ou réacteurs à sels fondus, qui sont développés par plusieurs start-up. Il s'agit du réacteur à sels fondus KP-FHR d'une puissance électrique de 140 MW et d'un rendement de 45% de la société américaine Kairos Power, ainsi que du réacteur à sels fondus SSR-W de la société canado-britannique Moltex Energy. Le ZhSR domestique est censé être construit au complexe minier et chimique de Jeleznogorsk.

L'un des domaines les plus intéressants de l'industrie de l'énergie nucléaire est celui des microcentrales nucléaires prometteuses d'une capacité allant jusqu'à 10 MW. Aux États-Unis, BWXT développe un réacteur Pelé refroidi au gaz avec du combustible TRISO d'une capacité allant jusqu'à 5 MW pour les besoins de l'armée américaine. La Russie a ses propres projets essentiellement similaires "Shelf-M" et "Elena AM". "Shelf-M" est un réacteur refroidi à l'eau d'une configuration intégrée avec une puissance thermique d'environ 30 MW et une puissance électrique allant jusqu'à 10 MW, où le combustible avec un enrichissement de 19,7% est conçu pour 8 ans de fonctionnement sans ravitaillement . La première microcentrale nucléaire dotée d'un réacteur de ce type pourrait voir le jour en Yakoutie d'ici 2030. Elena AM est un réacteur à eau sous pression d'une puissance thermique de 3 MW avec un convertisseur thermoélectrique direct pour générer jusqu'à 400 kW d'électricité, dans lequel le combustible enrichi à 15% est conçu pour 25 ans de fonctionnement de la centrale.

Ainsi, malgré toutes les tentatives des « verts » pour l'enterrer, l'énergie nucléaire est la plus vivante et a d'excellentes perspectives de marché. Les conditions économiques modernes exigent une source fiable d'électricité peu coûteuse et respectueuse de l'environnement, et c'est un atome pacifique qui peut la fournir. L'avenir de l'énergie mondiale est une combinaison de centrales nucléaires, grandes, petites et micro, avec d'autres sources de production, qui seront optimales pour chaque client.