Le CEA réfléchit à un avenir post-électrique pour les petits réacteurs nucléaires

Le CEA a présenté le 2 décembre son programme dédié aux petits réacteurs nucléaires modulaires (SMR). Si le réacteur électrogène industriel Nuward développé avec d’autres partenaires attire la lumière, l’avenir des SMR se jouera peut-être aussi sur d’autres terrains : la production d’hydrogène et de chaleur par exemple.

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Le CEA réfléchit à un avenir post-électrique pour les petits réacteurs nucléaires
Développé par le CEA, EDF, Naval Group et Technicatome, le petit réacteur nucléaire modulaire Nuward devrait voir le jour d'ici 2030. Mais le CEA réfléchit déjà à la suite.

Les petits réacteurs nucléaires modulaires (SMR) ont trouvé une petite place parmi les milliards d’euros accordés par le gouvernement dans le cadre de son plan de relance post-covid : environ 50 millions d’euros alloués au projet Nuward pour sa phase d’avant-projet sommaire qui doit courir jusqu’en 2022 et dont le budget total est de 120 millions d’euros. CEA, EDF, Naval Group et Technicatome : chacun des partenaires a sa part pour avancer dans le développement de ce SMR de 340 mégawatts électriques (MWe), dont la commercialisation est prévue pour le début des années 2030.

Mais s’il est très mis en avant, Nuward n’est pas seul sujet au sein du programme SMR du CEA. « Il n’est que la partie émergée de l’iceberg », souligne Jean-Michel Ruggieri, responsable du programme qu’il a présenté en ligne le 2 décembre. Au-delà du développement d’un réacteur industriel, le CEA planche depuis l’année dernière sur un deuxième volet recherche et développement plus prospectif. L’idée est d’explorer les usages possibles des SMR pour produire autre chose que de l’électricité. De l’hydrogène ou de la chaleur notamment.

Horizon de temps 2040-2050

Ces réacteurs seraient différents par rapport au concept Nuward et correspondraient à des horizons de temps plus lointains. « Nous sommes sur des TRL entre 1 et 2 et étudions plutôt la faisabilité technico-économique, souligne M. Ruggieri. Les horizons de temps visés sont autour de 2040-2050, pour participer à la décarbonation des systèmes énergétiques français et européens et atteindre la neutralité carbone en 2050. »

Ces réacteurs resteraient à eau pressurisée comme ceux qui équipent le parc électronucléaire français, mais dans le cas de la production de chaleur, ils seront plus petits, avec des puissances de l’ordre de 20 à 100 mégawatts thermiques (MWth), précise M. Ruggieri. Soit l’équivalent de réacteurs de 6 à 33 MWe. « Ils auront également des points de fonctionnement en pression très différents par rapport à ceux d'un réacteur électrogène classique et le combustible sera utilisé différemment », ajoute-t-il.

Couplage avec des réseaux de chaleur ou des électrolyseurs

Le CEA imagine une utilisation « calogène » des SMR dans des régions d’Europe déjà bien équipées en réseaux de chaleurs, et où les mix énergétiques sont fortement carbonés. « Dans les pays de l'Europe de l'Est, comme la Pologne, là il y a beaucoup à faire », assure M. Ruggieri. Certains pays du Nord de l’Europe, comme la Finlande, sont également des régions où les réseaux de chaleur sont développés et où a été identifié un besoin potentiel d’unités SMR autour de 120 et 20-25 MWth.

Concernant la production d’hydrogène, le CEA imagine un couplage avec des électrolyseurs à haute température – une technologie innovante sur laquelle il travaille. Selon M. Ruggieri, un SMR de 150 MWe - donc 450 MWth - pourrait produire 100 tonnes d’hydrogène décarboné par jour. L’équivalent de 4 % de la production française en 2019 et de quoi alimenter 40 000 véhicules légers par jour, ou 1 200 véhicules lourds.

Etudes des marchés, des besoins, des développements technologiques, des concepts de réacteurs et des systèmes de conversion d'énergie avec un couplage avec du stockage… Les chercheurs planchent déjà, à l’ombre de Nuward, sur ce à quoi pourrait ressembler l’avenir des SMR dans plusieurs décennies.

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