Les réacteurs EPR

(European Pressurized Reactors ou Evolutionary power reactors)

L’EPR est un réacteur à eau pressurisée de 3^e génération dont la puissance nette atteint près de 1660MWe de conception française (EDF-Framatome). Ce réacteur a un meilleur rendement que les réacteurs actuels et dispose de systèmes redondants de sûreté ainsi que d’une épaisse enceinte de confinement en béton. L’EPR devrait être capable d’utiliser 100% de combustible MOX pour produire de l’électricité. Actuellement 3 EPR vendus par Framatome/EDF sont en service 2 en Chine (Taishan), 1 en Finlande (Ollkiluoto) et 1 au Royaume-Uni (Hinkley point C). A noter que la Chine après avoir bénéficié de notre technologie développe désormais la suite de ses constructions nucléaires avec la Russie…. 

Comme les autres réacteurs à eau pressurisée, on exploite la fission de l’uranium 235, la réaction en chaîne est modérée et la chaleur est transmise par de l’eau sous pression à des générateurs de vapeur produisant la vapeur qui entraîne la turbine couplée à un alternateur produisant l’électricité. Les réacteurs à eau pressurisée produisent plus de la moitié de l’électricité nucléaire du monde (299 REP sur les 442 réacteurs opérationnels du parc nucléaire mondial).

Selon Framatome, le réacteur EPR affiche une puissance nette de 1570 MWe, avec un rendement thermique de 37% contre 33% pour les réacteurs de la génération précédente. Quatre systèmes redondants contrôlent la sécurité du système. Les probabilités d’accidents graves seraient réduites d’un facteur 10 par rapport au dernier modèle du palier N4 des réacteurs français, déjà considérés comme hyper sécurisés. Une double enceinte de béton de 2,60 m d’épaisseur protège le réacteur et confine toute la matière nucléaire à l’intérieur. Ces enceintes de confinement conçues pour résister à des accidents internes protègent aussi le réacteur de toutes les atteintes extérieures même les chutes d’avions (les études sur ce point sont toutefois classées « secret défense »). Enfin le réacteur est fixé sur une très épaisse plaque de béton et d’un système de récupération du corium pour empêcher les fuites de matière nucléaire dans les sols en cas de fuite ou de rupture de la cuve et pour protéger également des séismes. La durée de vie prévue de l’EPR est de 60 ans mini pour les éléments non remplaçables (contre 40 ans initialement pour les réacteurs actuels qui ont fait la preuve d’une durée de vie bien supérieure).

L’EPR devrait être capable d’utiliser 100% de MOX (Mixed Oxide Fuel – mélange d’oxydes) qui est un combustible nucléaire fabriqué avec du Plutonium 239 créé par capture neutronique de l’uranium 238 au sein des réacteurs puis isolé au cours des retraitements des combustibles irradiés. L’oxyde de ce plutonium est mélangé avec celui de l’uranium appauvri issu de l’étape d’enrichissement du combustible.

La configuration modulaire de l’EPR permet le remplacement rapide d’un composant tout en exposant peu le personnel aux radiations y compris lorsque le réacteur est en service.

Par KWh produit, l’EPR consomme de 7 à 15% d’Uranium en moins que les précédents réacteurs, de plus l’emploi du MOX réduit d’environ 10% la quantité de déchets à vie longue. 

L’EPR est donc une version modernisée des REP utilisant des techniques plus efficaces et plus sûres, et est censé préparer la rupture technologique que représentent les RNR à neutrons rapides.

Quel avenir pour le nucléaire ?

Comme nous l’avons évoqué précédemment, toutes les nations du monde qui en ont les capacités techniques et industrielles se tournent vers le nucléaire et plus spécialement vers les réacteurs de 4^e génération pour remplacer leurs centrales à charbon ou à gaz très polluantes. Ceci est particulièrement vrai pour la Russie, la Chine, l’Inde et même les USA. La France qui était en tête de toutes les techniques de pointe du nucléaire à dramatiquement tenté de mettre fin à cette filière depuis 2012 en réduisant arbitrairement de 75% à 50% la part du nucléaire d’ici 2025, dans le mix énergétique du pays et en planifiant l’arrêt de 27 centrales ainsi qu’en organisant le démantèlement d’EDF sous la pression de l’Allemagne, des écologistes EELV, des ONG antinucléaires (Greenpeace) et des promoteurs éoliens.

 En 2019 le gouvernement stoppe le projet ASTRID et en 2020 il ferme les deux centrales de Fessenheim qui pouvaient produire encore pendant 30 ans. Pendant ce temps, les ingénieurs et personnels hyper qualifiés d’EDF, Framatome et autres industries sont partis en retraite sans être remplacés, d’où une perte massive de compétences dans les bureaux d’études et chez les sous-traitants (environ 2600 entreprises), au niveau de la R&D, de la conception, de la fabrication, de la conduite et de la maintenance des centrales nucléaires. Par ailleurs les meilleurs scientifiques, ingénieurs, ouvriers, se sont détournés de la filière officiellement condamnée…

D’autre part, les organismes de sûreté et l’ADEME, noyautés par les ennemis du nucléaire, dont l’Allemagne (qui mène une véritable politique de dénucléarisation de la France), ont largement contribué à saborder ce secteur industriel Français (220 000 emplois directs). 

D’autres technologies du futur sont en cours d’étude dans le monde pour prendre la relève des réacteurs de 4^e génération dans lesquelles la France est impliquée.

Aux USA, Westinghouse développe un microréacteur révolutionnaire- SMR (Small Modular Reactor) appelé « e VINCI », de puissance 5 MWe, alimenté par du combustible à base d’Uranium enrichi à 19.75%, transportable par camion, ne nécessitant pas d’eau de refroidissement, pouvant fonctionner 8 ans sans interruption, durée de vie 40 ans. Ce type de réacteur pourrait fonctionner en 2029. 

Les réacteurs nucléaires au Thorium qui est une matière trois ou quatre fois plus présente sur la terre que l’uranium. Le thorium n’est pas fissile, mais couplé à des produits issus des déchets nucléaires des autres centrales, il peut donner naissance à de l’uranium 233 (autre isotope de l’uranium), fissile, qui peut participer à une réaction en chaîne. Cette technologie ne produit que très peu de déchets dangereux. Ces centrales au sel fondu n’ont pas besoin d’être refroidies et sont donc très économes en eau. La chine a annoncé être en mesure de commercialiser un réacteur au thorium vers 2030.

Enfin n’oublions pas les perspectives incroyables de la fusion nucléaire qui sera certainement le moyen de production d’énergie du futur dans les siècles prochains. Rappelons que la fusion c’est la collision des atomes d’hydrogène qui fusionnent pour donner naissance à des atomes d’hélium en libérant une quantité d’énergie considérable. C’est le phénomène physique qui se produit dans le soleil et les étoiles. Le projet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) est mis en œuvre en France sur le site de Cadarache, porté par l’Union Européenne, la Chine, l’Inde, le Japon, la Corée du sud, la Russie et les USA, qui mettent en commun leurs ressources technologiques pour reproduire sur terre l’énergie illimitée qui alimente les étoiles dans l’univers. Ceci sans émission de gaz à effet de serre. La chine a déjà fait fonctionner le Tokamak en atteignant pendant 110 secondes une température de plasma de 120 millions de degrés Celsius. Aux USA un labo de recherche Californien en 2021 a obtenu un record d’énergie par fusion nucléaire avec une technologie expérimentale au laser intitulée NIF (National Ignition Facility). Ces expériences constituent des avancées énormes dans la découverte d’une énergie propre, peu coûteuse et illimitée. 

La transmutation par laser : technique laser révolutionnaire appelée CPA (Chirped Pulse Amplification) ou amplification des impulsions pulsées, permettant d’obtenir des pressions  températures et champs électriques extrêmement élevés ce qui permet d’obtenir des puissances de laser considérables inatteignables auparavant. Cette découverte était d’une telle importance que les deux inventeurs le P^r Gerard MOUROU (français) et la canadienne Donna STRICKLAND se sont vu attribuer en 2018 le prix Nobel de physique.

Le P^r Mourou a déclaré lors de la remise de son prix Nobel que son invention pourrait permettre de réduire la radioactivité des déchets nucléaires à vie longue ou très longue d’un million d’années à 30 mn. En réalité l’invention de Gérard Mourou permettrait la transmutation des éléments radioactifs en éléments stables par absorption d’un neutron par leur noyau ce qui conduit à en modifier les propriétés radioactives. Cette transmutation est un axe essentiel de recherche qui suppose des moyens importants et des développements industriels conséquents. En Belgique un projet MYRRHA d’un budget de 1,5 million d’euros financé par l’union européenne a pour objectif de coupler différentes technologies avec un accélérateur de particules afin de parvenir à cette transmutation des déchets nucléaires. C’est dans ce contexte de réflexion et d’études avancées qu’intervient la découverte de Gérard Mourou, car elle ouvre la porte à de nouvelles techniques visant à accélérer la mise en œuvre de la transmutation des déchets nucléaires prévue avec MYRRHA. La technique du laser par impulsions pulsées pourrait fortement faciliter les flux de neutrons nécessaires à la transmutation qui pourrait être mise en œuvre à moindre coût.

Ces avancées sont passionnantes et ouvrent des perspectives incroyables pour l’humanité a très long terme ; ces techniques mettront des dizaines d’années avant d’être opérationnelles (délai dérisoire à l’échelle des milliers d’années de radioactivité). On voit donc que des solutions existent à moyen et long terme pour résoudre le problème des déchets radioactifs.                        

Par Louis DUVERNE

Prochainement, épisode 4 :

« Les réacteurs nucléaires en France et la transition énergétique »