Centrales nucléaires modernes

La première génération de centrales nucléaires a été raccordée au réseau il y a une bonne cinquantaine d’années. Depuis, la technique nucléaire a considérablement évolué. Les centrales nucléaires suisses, qui ont fait leurs preuves dans le quotidien industriel, font partie de la génération II et II plus. Une maintenance et une rénovation minutieuses permettent de porter la durée d’exploitation de telles installations à 60 ans ou plus surtout en Suisse, où les exploitants ont considérablement investi dans la sécurité et le renouvellement de leurs installations au fil des ans. Les centrales nucléaires suisses ont ainsi pratiquement atteint aujourd’hui le niveau de sécurité des installations de troisième génération.

Beaucoup des plus de 200 centrales nucléaires aujourd’hui en cours de planification ou de construction dans le monde sont de troisième génération. Dans les années à venir, ces réacteurs innovants viendront moderniser le parc de deuxième génération dans de nombreux pays, et remplacer les centrales fossiles. Les besoins mondiaux en énergie s’accroissent en effet – et avec eux les émissions nocives pour la santé et le climat, issues de la combustion d’agents énergétiques fossiles. Il devient donc primordial de pouvoir créer des technologies pauvres en émissions et respectueuses du climat, telles que l’énergie nucléaire et les énergies renouvelables.

Les deux premières centrales nucléaires de la troisième génération avancée ont été mises en service au Japon en 1996 et en 1997 à Kashiwasaki-Kariwa.

Plus efficaces, plus rentables et encore plus sûrs

Dans bien des cas, les systèmes de réacteurs de troisième génération sont un développement des réacteurs fiables de deuxième génération. Les constructeurs y ont associé les avancées techniques générales de ces dernières décennies aux expériences pratiques tirées de plus de 12’000 années-réacteurs. Du point de vue de la sécurité, difficile de faire mieux en termes de sécurité que les centrales nucléaires de génération III plus.

Celles-ci se caractérisent par:

• une efficacité accrue du fait des besoins inférieurs en uranium par kilowattheure produit;
• une meilleure rentabilité du fait des constructions standardisées et modulaires qui réduisent les délais d’autorisation, les temps de construction et les coûts du capital;
• encore plus de sécurité grâce au développement technique: systèmes de refroidissement d’urgence optimisés; systèmes redondants, indépendants les uns des autres et séparés géographiquement; systèmes de sécurité passifs et diversifiés du point de vue technique;
• une protection accrue contre les influences extérieures telles que les tremblements de terre ou les crashs aériens, à l’aide d’une construction particulièrement massive.

Avec la sécurité de troisième génération, les conséquences sur l’installation restent minimes, même en cas de graves accidents. De même, une fusion du cœur ne conduit pas à la libération de substances radioactives. Seuls des scénarios extrêmement improbables seraient susceptibles d’engendrer un rejet de substances radioactives, mais en si faible quantité que l’homme et son environnement n’en subiraient aucun préjudice.

Une sécurité assurée par des systèmes passifs

De nombreux réacteurs de troisième génération disposent de systèmes de sécurité passifs d’un nouveau genre qui se fondent sur les lois naturelles de la physique telles que la circulation naturelle de liquides et de gaz à différentes températures. Contrairement aux systèmes de sécurité actifs, les systèmes passifs ne nécessitent pas de pompes ni de soupapes actionnées par un moteur et ils remplissent leur fonction sans apport d’énergie externe. Ils accomplissent leur mission sans aide extérieure, aux moyens des forces naturelles. On les utilise principalement pour les systèmes de refroidissement.

En cas de dysfonctionnement grave, des réacteurs tels que l’AP1000 américain pourraient être « abandonnés » pendant trois jours sans intervention des opérateurs sans que la situation ne devienne dangereuse. Même en cas de fusion du cœur, la fusion pourrait être contenue dans la cuve du réacteur ou, comme pour l’EPR, dans un bassin spécial et la chaleur pourrait être évacuée de façon contrôlée. Le risque de grave dommage nucléaire avec des conséquences nocives sur l’environnement diminue pour se situer à moins d’une fois sur un million d’années.

Des fournisseurs dans le monde entier

Sur le marché mondial, des constructeurs européens, d’Amérique du Nord, d’Asie orientale, de Chine et de Russie proposent aujourd’hui des systèmes de réacteurs de génération III et III plus. Ces réacteurs sont pour la plupart une variante à eau légère qui a fait ses preuves. Ils utilisent de l’eau courante comme agent de refroidissement mais aussi comme modérateur pour la fission nucléaire. Les réacteurs à eau légère les plus courants sont les réacteurs à eau bouillante et les réacteurs à eau sous pression.

Dans la catégorie des réacteurs à eau sous pression avancés de génération III plus, on trouve l’AP1000 (Advanced Passive Plant, puissance électrique d’environ 1100 mégawatts) de l’entreprise américaine Westinghouse. Des réacteurs de ce type sont en exploitation en Chine, et des projets de construction sont en cours en Chine et aux Etats-Unis.

L’Europe propose le réacteur à eau sous pression avancé EPR (1600 mégawatts) – création franco-allemande d’Areva. Deux EPR sont actuellement en construction: un en France et en Finlande, et un est en exploitation et un autre en construction en Chine.

De son côté, le groupe étatique russe Rosatom propose le réacteur à eau sous pression du type VVER de troisième génération (série AES). Des installations sont déjà en exploitation en Chine, en Inde, en Iran et en Russie, et des projets sont en cours dans d’autres pays.

La Chine a quant à elle développé le type Hualong One (1100 mégawatts). Elle est actuellement le seul pays à construire ce type de réacteur. Des projets de nouvelles constructions sont toutefois menés à la fois en Chine et en Grande-Bretagne. Par ailleurs, Areva/Mitsubishi, avec l’Atmea1, proposent un réacteur à eau sous pression de quelque 1100 mégawatts un peu plus petit que l’EPR, mais il n’a encore été construit nulle part.

Korea Hydro and Nuclear Power Co. fabrique l’APR-1400. La première tranche au monde de ce type a été mise en service début 2016 en Corée du Sud. Des projets de construction sont en cours en Corée du Sud et aux Emirats arabes unis, et la Grande-Bretagne mène actuellement des discussions sur la possibilité de construire des APR-1400.

Parmi les réacteurs à eau bouillante figure actuellement le Kerena (SWR1000, 1250 mégawatts) d’Areva, d’ores et déjà mature mais pour le moment construit nulle part. Et développé par General Electric (Etats-Unis), le réacteur à eau bouillante ESBWR (Economic and Simplified Boiling Water Reactor, env. 1500 mégawatts) n’a fait l’objet d’aucune commande jusqu’à présent, mais deux demandes de permis de construire ont été déposées aux Etats-Unis.

En revanche, le réacteur avancé à eau bouillante ABWR d’Hitachi/Toshiba et General Electric Nuclear Energy Ltd. est d’ores et déjà en service au Japon et il est envisagé pour de nouvelles installations en Grande-Bretagne. Deux autres tranches sont en cours de construction à Taiwan et au Japon. En dépit de l’accident de Fukushima, le Japon livrera ces installations comme prévu. L’ABWR est également certifié pour les Etats-Unis.

Tandis que des réacteurs à eau légère – puissants et très sûrs – de troisième génération sont en cours de construction, les scientifiques et ingénieurs du monde entier développent déjà d’autres types de réacteurs. C’est le cas par exemple des petits réacteurs modulaires, qui seront en exploitation dès demain, et des systèmes de réacteurs de la quatrième génération, qui s’inscrivent dans le cadre de la recherche d’un approvisionnement énergétique durable, pour après-demain.

Les petits réacteurs modulaires

Plusieurs entreprises travaillent actuellement sur le développement de petits réacteurs modulaires (Small Modular Reactors, SMR), notamment les entreprises américaines NuScale, Holtec et Terra Power. Les SMR seront fabriqués en série, ce qui leur permettra d’être plus abordable que les centrales d'aujourd’hui. Par ailleurs, ils seront dotés d'une sécurité passive plus importante et d’une grande flexibilité, et possèderont un besoin de maintenance réduit