Les petits réacteurs modulaires (SMR) Quel avenir ?

Consortium SMR

Conférence SFEN du 26 mars 2014

Les petits réacteurs modulaires (SMR)

Quel avenir ?

Jacques Chénais

Consortium SMR


1 Le contexte

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Les besoins énergétiques et la place du nucléaire

• L’approvisionnement en énergie: un enjeu politique, économique et environnemental pour

l’avenir de la planète.

• Le Nucléaire offre une solution incontournable avec les énergies renouvelables.

• Le Nucléaire s’est développé en parallèle pour les centrales électrogènes et la propulsion navale

militaire (des REP pour l’essentiel).

• Le facteur d’échelle a conduit au développement de réacteurs de forte puissance pour la

production d’électricité.

• Pourtant les réacteurs de faible puissance suscitent un intérêt grandissant pour la production

d’électricité ou la production de chaleur, voire la propulsion navale civile pour des porte-

conteneurs de grande taille.

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les SMRs : quelle définition ?

SMR

SmallPuissances inférieures

à 300 MWe (plutôt entre

50 et 200 MWe)

ModularModularConception et réalisation modulaires

Réalisation standardisée en usine poussée (productions

de série et adaptations sites limitées)

Désigne aussi l’aménagement multi réacteurs

Reactors (3rd generation)Déploiement prochaine décennie

� Réacteurs à eau (REP)

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Pourquoi un consortium SMR français?

� A la demande du CPN de février 2011: création d’un GT SMR pour évaluer la pertinence

pour les acteurs français du segment SMR

� Rapport du GT SMR remis fin juin 2011

� Poursuite de l’investigation au sein d’un consortium SMR en place en avril 2012 avec

pour objectifs:

� Une étude de faisabilité technique et économique (SMR terrestres et immergés)

� Le lancement d’un projet (conceptual design), si les conditions sont réunies

� Rapport intermédiaire remis fin juin 2013 (fin de phase 1)

� Poursuite phase 2 jusqu’en juillet 2014

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Quel marché ?

� Le marché de l’électricité :

- réseaux contraints par la taille et/ou l’économie (non compatiblesdes réacteurs de puissance). Recherche de flexibilité financière (accès àdes centrales de moyenne puissance multi SMR), de solutions deremplacement des moyens de production fossiles. (gamme 100 à 300MWe)

- unités isolées géographiquement avec réseaux limités ou absentsmais aussi bases militaires, sites industriels isolés. Cogénération possible.(gamme 25 à 100 MWe)

� Le marché de la chaleur: process industriels, chauffage, productiond’eau douce

� Le marché de la PN civile concerne potentiellement les porte-conteneurs de grande capacité (puissances d’environs 100MWe).

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Quelles clés pour ouvrir le marché électrogène ?

• La sûreté au meilleur standard (design génération 3+), l’harmonisation et la stabilité des

référentiels de sûreté, des processus de contrôle et de certification.

• Le clarification du cycle du combustible : approvisionnement, transport (neuf et irradié), aval du

cycle.

• La prise en compte des aspects: non prolifération, juridiques, sociétaux, politiques

� Les SMR: une autre offre énergétique nucléaire

• La compétitivité dont le critère le plus pertinent est le

coût actualisé de production (LCOE):

- inférieur à 100 €/MWh pour les réseaux contraints

- inférieur à 150 €/MWh pour les sites et zones isolés

� des conceptions/réalisations en rupture:

compactes, modulaires, standardisées, largement

réalisables en usine, en production de série, aux

temps de montage sur site réduits, à l’exploitation

et à la maintenance simplifiées.

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USA

• Un objectif: retrouver un leadership nucléaire et recréer une industrie nucléaire.

• Quatre projets: mPower de B&W, Westinghouse, Nuscale et Holtec.

• Soutien du DOE (budget de 450 M$ sur 5 ans) de deux projets mPoweret Nuscale.

• Le site de Clinch River exploité par TVA pour les premiers mPower.

Corée du sud

• Le projet SMART de Kepco-Kaeri , certifié par l’AS depuis juillet 2012.

Russie

• Effort porté sur les centrales transportables (TNPP). Barge AkademikLomonosov (2X 35 MWe) mise en service en 2016.

• Autres projets VBER d’OKBM jusqu’à 300 MWe.

Chine

• Projets ACP 100 et CAP 150 (REP 100 et 150 MWe) de CNNC.

• Un premier site annoncé (Zhangzhou) dans la province de Fujian, d’autres projets dans la province de Jiangxi. Besoins de cogénération.

Argentine

• Projet CAREM (25 MWe) en réalisation (prototype de SMR 150 MWe).

L’offre et la stratégie des pays concurrentsL’offre et la stratégie des pays concurrents

SMART

100 MWe

mPower

180 MWe

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Illustration des projets des pays concurrents à l’horizon 2020Illustration des projets des pays concurrents à l’horizon 2020

1 x 225 MWe

Etats Unis

2 x 180 MWe

Chine

Russie

Corée

2 x 35 MWe

CNNC 100 MWe

SMART 1x100 MWe

Nuscale 1 x 45 MWe

Holtec 1 x 160 MWe

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2 L’approche française

par le consortium SMR

Premières conclusions

Consortium SMR


• Une architecture intégrée

(générateurs de vapeur,

pressuriseur, hydrauliques

pompes en cuve)

• Des systèmes passifs

d’évacuation de la puissance

résiduelle

• Une conception/réalisation

modulaire des systèmes

auxiliaires et de sauvegarde

• Une conception/réalisation

modulaire et pré-équipée de

l’enceinte de confinement

SMR terrestre : design chaudière AREVASMR terrestre : design chaudière AREVA

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SMR terrestre : bâtiment réacteur modulaire et semi-enterréSMR terrestre : bâtiment réacteur modulaire et semi-enterré

.

• Une architecture modulaire adaptable

• Un bâtiment partiellement enterré

• Une organisation des locaux standardisée.

• Une construction également modulaire pour le génie civil et les installations (skids).

• Une organisation du bâtiment favorisant la mutualisation d’installations.

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SMR terrestre : approche sûretéSMR terrestre : approche sûreté

• L’architecture intégrée limite fortement la taille

des brèches primaires.

• Des dispositions garantissant l’extraction de la

puissance résiduelle de façon passive, avec

redondance et autonomie.

• Un maintien du corium en cuve démontrable.

• Un confinement des fluides primaires dans une

enceinte métallique.

• Un bâtiment réacteur conçu pour résister au

séisme, aux agressions externes et à la

malveillance.

⇒ Objectif : « Emergency Planning Zone » limitée au site

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Flexblue® : concept innovant de centrale transportable immergéeFlexblue® : concept innovant de centrale transportable immergée

Construction

Démantèlement

Transport

Power Production

Seashore

connection

• Bénéfices de l’immersion pour la

sûreté (source froide infinie) et la

sécurité

• Peu d’impact sur le paysage et

réhabilitation de site aisée

Ferme de modules

Centre de Contrôle à Terre

Navire de transport et

de mise à poste

Module immergé

• Centrale constituée de modules de production

immergés de 160 MWe , connectés à un centre à

terre

• Modules disposés dans les eaux territoriales, à

moins de 12 Nq des côtes, à moins de 100 mètres de

fond

Transport

Rechargement

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Flexblue® : concept modulaire - solution intégralement transportableFlexblue® : concept modulaire - solution intégralement transportable

Les techniques de construction navale permettent de

pousser la logique de modularité et de

standardisation au maximum :

• Préfabrication de sous-skids

• Assemblage en usine sur skids

• Intégration dans la coque en chantier naval

• Acheminement du module final complet sur site

par transport maritime skids Turbine

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• Vis à vis de la sûreté:

• source de réfrigération infinie et disponible en permanence

� Alliée à l’utilisation de systèmes de sauvegarde passifs,

garantie de réfrigération du module sur le long terme

• En situation ultime, refroidissement de la cuve même en cas

de cœur dégradé et refroidissement de la coque en toutes

circonstances

� Pas de rejet atmosphérique et pas de situation d’urgence

pour les populations (EPZ très réduite)

• Vis-à-vis des agressions:

� Agressions exclues : chutes d’avions, neige, vent, …

� Agressions atténuées: courants, houle… (critères de site),

effet tsunami non dimensionnant, séisme sous-marin :

marges de conception élevées issues des technologies

navales (résistance aux états de mer)

� Malveillance prise en compte: accessibilité très difficile et

moyens de détection et d’intervention

Flexblue :

Zone d’intervention

limitée dans le temps et

l’espace

Zone typique

d’intervention pour

une centrale terrestre

EPZ très réduite

Flexblue® : bénéfices de l’immersionFlexblue® : bénéfices de l’immersion

Effet Tsunami négligeable en immersion

EPZ très réduite

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� Des centrales de faible puissance - 150 / 170 MWe - peuvent être conçues et

réalisées de façon modulaire en usine, offrant les meilleures garanties de réalisation

standardisée et de qualité. En conséquence :

• Une durée de construction sur site de 3 ans paraît accessible pour des centrales

terrestres (du premier béton à la mise en service).

• La transportabilité intégrale du concept Flexblue permet de réduire à 16 mois la

durée des travaux de construction sur le site d’exploitation.

� La faisabilité des centrales de faible puissance - centrale à terre sur la base de

réacteurs intégrés et centrale immergée Flexblue - est accessible en satisfaisant les

meilleurs standards de sûreté (maintien du corium en cuve, robustesse aux agressions

naturelles et malveillantes, objectif d’une EPZ limitée aux contours du site).

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Premières conclusionsPremières conclusions

� Différentes architectures de REP sont possibles, et notamment l’architecture

intégrée innovante étudiée par AREVA qui présente des avantages en termes de

compacité et de sûreté (échangeurs dédiés et systèmes passifs pour l’évacuation de la

puissance résiduelle).

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� A 100€/MWh , sur la base d’une analyse multicritères partagée par les membres du consortium, un marché peut s’ouvrir à l’horizon de la prochaine décennie vers des pays soucieux d’équilibrer leur mix énergétique avec une part de nucléaire, n’ayant pas les infrastructures et/ou les capacités financières pour des centrales de grande puissance ou souhaitant intégrer une part de SMRs pour plus de flexibilité dans leur parc nucléaire.

� La cible de 100€/MWh est atteignable pour des réalisations de série sur la base des évaluations industrielles (bottom – up) et des hypothèses économiques habituellement retenues pour les centrales de grande puissance (taux d’actualisation de 8%) :

• L’atteinte de l’objectif économique est associée à une solution par 2 ou par 4 réacteurs pour les SMR terrestres,

• Le concept Flexblue permet d’atteindre cet objectif dès la première unité sur un site avec une mutualisation des moyens de support terrestre de maintenance et chargement déchargement entre plusieurs unités ou exploitants.

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Premières conclusionsPremières conclusions

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3 Is small beautiful ?

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Is small beautiful ?

• Yes :

- Choix de technologies éprouvées: la filière REP

- Avancées au plans Sûreté et Sécurité

- Offre nucléaire complémentaire (ouvre de nouveaux

marchés de l’électricité, flexibilité financière, risques

financiers réduits, atouts pour primo-accédants)

- Gamme de puissance bien adaptée aux besoins de

cogénération et production de chaleur.

- Renforcement industrie nucléaire nationale

• Yes, to confirm :

- Compétitivité

- Ouverture effective du marché

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Merci de votre attention

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