France 2030 : quel avenir industriel pour les SMR, ces "petits" réacteurs nucléaires vantés par Emmanuel Macron ?

Petits mais costauds. Emmanuel Macron a annoncé le déblocage d'un milliard d'euros pour le nucléaire et les "Small modular reactors" (SMR, ou "petits réacteurs modulaires", en français), mardi 12 octobre, dans le cadre du plan de relance France 2030. Dans un contexte énergétique tendu, et face à l'urgence climatique, la piste de ces mini-réacteurs est à l'étude dans le monde entier. Leurs promoteurs vantent leur souplesse et un coût réduit comparé aux centrales classiques.

Les SMR sont des réacteurs compacts, dont la puissance est généralement comprise entre 50 et 500 mégawatts (MW), explique le CEA, "en comparaison des 900 à 1 450 MW des réacteurs du parc nucléaire français actuel". Ils présentent également l'intérêt d'être fabriqués en usine, à la manière d'un kit, afin d'être acheminés et assemblés sur le site final. Ils pourraient ainsi permettre de remplacer les énergies fossiles dans un certain nombre de cas, et donc de participer à la lutte contre les émissions de CO2.

Des projets encore peu aboutis

En France, EDF pilote depuis 2014 le projet Nuward ("NUclear forWARD", ou "en avant le nucléaire"), qui réunit le Commissariat à l'énergie atomique (CEA), la société TechnicAtome et le constructeur militaire Naval Group. Ces deux dernières entreprises ont une bonne expérience en la matière, puisqu'une vingtaine de petits réacteurs ont déjà été conçus pour les besoins de bâtiments à propulsion nucléaire de la marine française.

Ce SMR à eau pressurisé (REP) fonctionne également sur le modèle des réacteurs du parc civil. "Le cœur est composé de matière fissile [de l'uranium faiblement enrichi] qui dégage de l’énergie sous forme de chaleur", explique à franceinfo Benoit Desforges, directeur du développement et de la stratégie de TechnicAtome. Un premier circuit d'eau monte en température et se transforme en vapeur dans un second circuit, "ce qui fait tourner une turbine et alimente un moteur électromagnétique" qui génère le courant.

La technologie est maîtrisée, mais avec ces réacteurs, il s'agit de miniaturiser la quasi-totalité des composants. "Notre projet Nuward prévoit deux réacteurs de 170 MW par centrale, abrités dans une enceinte métallique de 16 mètres de haut", poursuit Benoit Desforges, contre une enceinte de 60 mètres de haut pour un réacteur classique. Selon le cadre de TechnicAtome, le futur SMR "made in France" sera le nec plus ultra des réacteurs. "A l’heure actuelle, les technologies similaires les plus avancées planchent sur des réacteurs de 60 MW dans des enceintes de 23 mètres", fait-il valoir, sans citer le nom du concurrent américain NuScale.

Ce dernier a toutefois une longueur d'avance, puisque son réacteur à eau pressurisée fait déjà l'objet d'une procédure de certification aux Etats-Unis et au Canada. Plusieurs autres pays sont dans la course, parfois avec d'autres technologies (à sel fondu, refroidis au plomb...). Mi-juillet, Pékin a annoncé la mise en chantier d'un SMR sur l’île de Hainan, dont l'objectif est, à terme, d'alimenter 526 000 foyers. Mais la seule centrale à SMR aujourd'hui en exploitation, l'Akademik Lomonosov, est flottante et a été mise en service en mai 2020 par l'agence nucléaire russe Rosatom. Cette barge est équipée de deux réacteurs de 35 MW qui alimentent Pevek, une ville isolée de Sibérie orientale.

Quelque 70 projets sont à l'étude dans le monde, dénombre l'Agence internationale de l'énergie atomique (AEIA). En France, aucun n'a encore vu le jour. Plus de 200 personnes planchent sur l'avant-projet de Nuward. "Certains composants innovants ont subi des premiers tests", précise Benoit Desforges. Mais il faudra encore patienter avant de concevoir la première maquette complète du réacteur. Emmanuel Macron veut "faire émerger en France d'ici à 2030 des réacteurs nucléaires de petite taille innovants avec une meilleure gestion des déchets." Une prévision quelque peu optimiste, selon les spécialistes.

Ce timing peut-il être tenu ? "Les compétences acquises avec le programme nucléaire et les réacteurs pour sous-marins nucléaires montrent que le concept peut devenir une réalité", explique à franceinfo Michaël Mangeon, spécialiste de l'histoire du nucléaire et chercheur associé au laboratoire Environnement ville société, à Lyon. Mais "encore faut-il trouver un marché".

"Fondamentalement, le réseau [électrique] européen n'a pas besoin de petits réacteurs, car il peut absorber la production de centrales de 1000 MW sans problème", explique à franceinfo Joël Guidez, expert au CEA. Cette technologie a surtout un intérêt pour l'exportation." Les petits réacteurs se positionnent "sur des segments de marché pour lesquels les grands réacteurs ne sont pas adaptés", soulignait déjà EDF dans une présentation en 2015 (en PDF). Le groupe évoquait "le cas des pays ou régions ayant un réseau électrique peu robuste ou isolé".

Une rentabilité encore hypothétique

La technologie intéresse également des Etats très dépendants des énergies fossiles. En septembre, le PDG d'EDF, Jean-Bernard Lévy, a étendu sa coopération avec la compagnie tchèque CEZ, afin d'évoquer les SMR. La République tchèque, troisième consommateur de charbon après l'Allemagne et la Pologne en Europe, souhaite en effet réduire son empreinte carbone et dispose déjà de six réacteurs nucléaires.

EDF et l'énergéticien tchèque CEZ étendent leur coopération aux petits réacteurs nucléaires modulaires (SMR). J'ai été honoré de signer ce nouvel accord de coopération avec le PDG de CEZ, Daniel Benes à Prague. Ensemble, nous nous engageons à soutenir le #nucléaire en Europe.

— Jean-Bernard Lévy (@J_B_Levy) September 17, 2021

Historiquement, le nucléaire français a d’abord été conçu pour fournir du courant à la France, avant d'être exporté. Avec les SMR, c'est l'inverse. "Cette technologie est tournée d'abord vers l’international, afin de permettre à un maximum de nos clients de décarboner", explique à franceinfo Renaud Crassous, directeur du projet SMR chez EDF. Le potentiel est réel dans les prochaines années, fait-il valoir, car "il reste aujourd’hui 3 000 tranches [des unités de production] de charbon dans les pays qui ont fait le choix du nucléaire".

A ce stade, toutefois, il n'existe aucune usine dans le monde capable de produire ces modules à la chaîne. "Les économies d'échelle obtenues par la production en série de ces modules ne seront pas atteintes avant d'atteindre un certain nombre" de réacteurs, reconnaît l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA). Ainsi, "il faudrait fabriquer un grand nombre de réacteurs identiques, peut-être une centaine, pour atteindre une rentabilité économique, explique à franceinfo Karine Herviou, directrice générale adjointe de l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN). C’est la raison pour laquelle peu de grands exploitants nucléaires s’intéressent à ces projets pour le moment."

Une électricité deux fois plus chère que celle produite avec un réacteur classique ?

En effet, "le marché n’existe pas encore aujourd’hui", concède Renaud Crassous, et "il n’y a quasiment pas de clients prêts à acheter des SMR". Afin de faire décoller cette industrie, il faudra d'abord uniformiser les normes internationales de sûreté afin de proposer un modèle unique, qui n'a pas besoin d'être adapté à chaque pays. La standardisation, au cœur du modèle économique de ces réacteurs, doit en effet permettre d'abaisser les coûts. Des discussions sont en cours pour avancer sur ce point, notamment au sein de l'AIEA. "Du point de vue de l'IRSN, il faut arrêter la course à la puissance et aux grands réacteurs, et ces petits réacteurs ont un potentiel de sûreté intéressant", concède Karine Herviou.

A leurs débuts, ces SMR risquent de produire une électricité plus chère que leurs sœurs aînées. "Selon le promoteur de l'ACP100 chinois, le coût par kilowatt serait deux fois supérieur à celui d'un grand réacteur", souligne le World nuclear industry status report (en anglais), un bilan annuel critique du nucléaire. Le SMART sud-coréen a reçu un feu vert en 2012 mais rien n'a été construit depuis, faute d'être compétitif "sur les coûts". L'Akademik-Limonosov a coûté 740 millions de dollars, selon l'ONG Bellona (en anglais), contre 232 millions de dollars prévus initialement : 25 000 dollars par kilowatt, "deux fois plus que le coût des réacteurs les plus chers de troisième génération". L'objectif d'EDF est de “concurrencer les coûts de l'électricité produite avec du charbon”, évacue Renaud Crassous.

Un serpent de mer de l'industrie française

EDF parviendra-t-il à rendre compétitif le SMR ? A la fin des années 1970, déjà, la France avait développé, puis abandonné, un projet de chaufferie avancée de série (CAS) qui intégrait le réacteur dans un œuf métallique, lui-même abrité dans un bâtiment en béton. Idem avec un réacteur à uranium enrichi de type piscine d’une puissance de 100 MW, censé fournir un réseau de chaleur avec une alimentation en eau à 120°C. "Les SMR français reviennent régulièrement sur le devant de la scène quand un 'printemps' du nucléaire semble arriver, analyse Michaël Mangeon. C'était le cas pendant les chocs pétroliers des années 1970, avant l'accident de Fukushima, et aujourd’hui avec la crise énergétique."

Cette fois encore, la fenêtre de tir semble "très réduite" pour déployer les petits réacteurs, jugeait en juillet William Magwood, directeur général de l'Agence pour l'énergie nucléaire. A trop tarder, ils risquent de perdre leur pertinence "d'un point de vue de la transition énergétique". Les opposants au nucléaire, de leur côté, réclament que les investissements publics soient immédiatement redirigés vers les énergies renouvelables. "L'an passé, 256 GW ont été ajoutés dans le monde, notamment dans le photovoltaïque et l'éolien, contre 0,4 GW pour le nucléaire", fait ainsi valoir Yves Marignac, chef du pôle Energies nucléaire et fossiles de l’Institut NégaWatt. Ces projets de SMR, selon lui, traduisent une tentative désespérée de répondre à cet "écart croissant d'adaptation".