Le nu­cléaire a-t-il sa place au XXIe siècle ?

Les Grands Dossiers de Diplomatie - - Sommaire - Par Tris­tan Hu­rel, So­cié­té fran­çaise d’éner­gie nu­cléaire (SFEN).

Le chan­ge­ment cli­ma­tique est un des pro­blèmes ma­jeurs, si­non le pro­blème ma­jeur, de l’Hu­ma­ni­té. Pa­ral­lè­le­ment, les be­soins en éner­gie de l’Hu­ma­ni­té ne vont ces­ser de croitre. À l’ave­nir, le monde au­ra be­soin mas­si­ve­ment d’éner­gie, et celle-ci de­vra être pro­duite en mi­ni­mi­sant l’im­pact sur l’en­vi­ron­ne­ment et en par­ti­cu­lier la pro­duc­tion de gaz à ef­fet de serre. Dans ce contexte, le nu­cléaire reste in­con­tour­nable.

L’éner­gie nu­cléaire est une source d’éner­gie à im­pact mi­ni­mal en gaz à ef­fet de serre, ce qui est un atout dans la lutte contre le chan­ge­ment cli­ma­tique. C’est une éner­gie propre qui sait dé­man­te­ler ses ins­tal­la­tions : plu­sieurs di­zaines d’entre elles ont été dé­man­te­lées dans le monde. Cette in­dus­trie a ap­pris com­ment gé­rer ses dé­chets de fa­çon sûre et sur des échelles de temps consi­dé­rables. C’est une éner­gie qui fait bon usage d’une ma­tière in­utile (l’ura­nium) au lieu de consom­mer une ma­tière rare (le pé­trole). En­fin, c’est une éner­gie du­rable qui, avec la fi­lière à neu­trons ra­pides, est ca­pable de trans­for­mer des dé­chets en res­source.

Pour ré­pondre au dou­ble­ment de la de­mande en élec­tri­ci­té et à la lutte contre le dé­rè­gle­ment cli­ma­tique, l’OCDE (1) pré­voit un dou­ble­ment de la ca­pa­ci­té nu­cléaire mon­diale d’ici 2050. Plus de 70 ré­ac­teurs sont dé­jà en chan­tier dans le monde, en par­ti­cu­lier en Asie. En Eu­rope et aux États-Unis, de nom­breux ré­ac­teurs sont ré­no­vés pour être ex­ploi­tés jus­qu’à 60 ans, voire au-de­là. De la Chine aux États-Unis, en pas­sant par la France, de nou­veaux sys­tèmes nu­cléaires sont éga­le­ment étu­diés, pour de­main et après-de­main.

Une éner­gie pour ré­pondre aux en­jeux du XXIe siècle Lut­ter contre le chan­ge­ment cli­ma­tique

Bas­cu­ler vers un mix élec­trique bas-car­bone consti­tue une rup­ture ra­di­cale avec notre ma­nière ac­tuelle de pro­duire de l’élec­tri­ci­té. Au­jourd’hui, 70 % de l’élec­tri­ci­té consom­mée dans le monde pro­vient de la com­bus­tion d’éner­gies fos­siles (char­bon, gaz, pé­trole). L’élec­tri­ci­té et la pro­duc­tion de cha­leur

consti­tuent ain­si la prin­ci­pale source d’émis­sion de CO (2). A contra­rio, les 2 éner­gies bas car­bone ne re­pré­sentent que 32 % du mix élec­trique, et pro­viennent es­sen­tiel­le­ment des bar­rages hy­drau­liques (pour la moi­tié) et d’éner­gie nu­cléaire (pour un tiers). Pour in­ver­ser la ten­dance, d’im­por­tants ef­forts se­ront né­ces­saires, d’au­tant que l’uti­li­sa­tion des com­bus­tibles fos­siles pour la pro­duc­tion d’élec­tri­ci­té ne flé­chit pas : le char­bon reste la pre­mière source de pro­duc­tion d’élec­tri­ci­té mon­diale (3). Si le mix élec­trique reste do­mi­né par les éner­gies fos­siles, la hausse de tem­pé­ra­ture moyenne du globe se­ra bien su­pé­rieure à l’ob­jec­tif de 2°C de ré­chauf­fe­ment maxi­mum fixé par la com­mu­nau­té in­ter­na­tio­nale dans le cadre de l’Ac­cord de Pa­ris. Face à l’im­mense dé­fi du chan­ge­ment cli­ma­tique, les cli­ma­to­logues du Groupe d’ex­perts in­ter­gou­ver­ne­men­tal sur l’évo­lu­tion du cli­mat (GIEC) consi­dèrent que dans 35 ans, 80 % de l’élec­tri­ci­té mon­diale de­vra être bas-car­bone (contre 32 % au­jourd’hui) pour li­mi­ter le chan­ge­ment cli­ma­tique.

Ré­pondre aux be­soins élé­men­taires de l’hu­ma­ni­té

De­main, en 2050, la po­pu­la­tion mon­diale comp­te­ra 9,6 mil­liards de per­sonnes (4). Les pro­grès, même si­gni­fi­ca­tifs, dans le do­maine de l’ef­fi­ca­ci­té éner­gé­tique ne sau­raient être suf­fi­sants face à la hausse de la de­mande en élec­tri­ci­té. Les scé­na­rios de l’AIE (Agence in­ter­na­tio­nale de l’éner­gie) (5), dont les pré­vi­sions sont les plus en phase avec l’ob­jec­tif des Ac­cords de Pa­ris, pré­voient une aug­men­ta­tion de la de­mande d’élec­tri­ci­té d’ici 2050 al­lant se­lon les scé­na­rios de 80 % à 130 %, prin­ci­pa­le­ment ti­rée par les éco­no­mies émer­gentes. La lutte contre le chan­ge­ment cli­ma­tique ne doit pas com­pro­mettre le dé­ve­lop­pe­ment des pays émer­gents. Au­jourd’hui, 1,2 mil­liard de per­sonnes – l’équi­valent de la po­pu­la­tion de l’Inde ou de l’Afrique – n’a pas en­core ac­cès à l’élec­tri­ci­té et est ex­clu des bé­né­fices de dé­ve­lop­pe­ment qu’elle ap­porte. Un autre mil­liard a ac­cès à des ré­seaux d’élec­tri­ci­té peu fiables. Et 2,8 mil­liards d’êtres hu­mains uti­lisent le bois ou d’autres pro­duits de la bio­masse pour cui­si­ner et se chauf­fer, ce qui pro­duit une pol­lu­tion in­té­rieure no­cive pour la san­té (6). L’aug­men­ta­tion de l’élec­tri­fi­ca­tion contri­bue­ra à lut­ter contre la pau­vre­té et à amé­lio­rer la qua­li­té de vie de mil­liards d’êtres hu­mains.

Quelles ré­ponses peut ap­por­ter le nu­cléaire ?

Nu­cléaire et re­nou­ve­lables, com­plé­men­taires pour réus­sir la tran­si­tion éner­gé­tique

Quel que soit l’ob­jec­tif qu’on se donne en termes de mix éner­gé­tique, l’éner­gie nu­cléaire et les éner­gies re­nou­ve­lables sont ap­pe­lées à co­ha­bi­ter, dans des pro­por­tions va­riables se­lon les pays, se­lon les res­sources na­tu­relles, et se­lon les be­soins en consom­ma­tion.

Une ques­tion sou­vent po­sée est de sa­voir quelle est la part d’éner­gies re­nou­ve­lables que l’on peut mettre dans un mix élec­trique. Cette vi­sion re­lève sou­vent d’une lo­gique pri­vi­lé­giant la com­pé­ti­tion entre les éner­gies élec­triques bas-car­bone : nu­cléaire, hy­drau­lique et re­nou­ve­lables va­riables. C’est d’abord en termes de com­plé­men­ta­ri­té qu’il faut consi­dé­rer l’ave­nir de ces sources d’élec­tri­ci­té. Trois com­plé­men­ta­ri­tés existent : com­plé­men­ta­ri­té tech­nique (par la flexi­bi­li­té du nu­cléaire), com­plé­men­ta­ri­té sys­té­mique (via l’in­no­va­tion), com­plé­men­ta­ri­té stra­té­gique et cli­ma­tique (pour construire les mix bas-car­bone de de­main). Le nu­cléaire est par­fois pré­sen­té comme une tech­no­lo­gie fi­gée re­tar­dant le dé­ve­lop­pe­ment des re­nou­ve­lables. Il n’en est rien. En France par exemple, sa sou­plesse d’ex­ploi­ta­tion, forte de plus de trente an­nées d’ex­pé­rience, per­met d’ajus­ter à tout mo­ment l’offre de pro­duc­tion des dif­fé­rentes éner­gies va­riables à la de­mande des consom­ma­teurs. Alors que cer­tains pays réa­lisent cet ajus­te­ment avec des cen­trales à fort bi­lan car­bone, au risque de ré­duire à néant les ef­forts consen­tis pour les re­nou­ve­lables, la so­lu­tion fran­çaise per­met de les in­sé­rer dans le mar­ché, sans re­jet de CO . 2

Briques tech­no­lo­giques, trans­for­ma­tion nu­mé­rique : le nu­cléaire au coeur de l’in­dus­trie du fu­tur

En France, pays mo­teur dans le do­maine, la trans­for­ma­tion nu­mé­rique du nu­cléaire est plei­ne­ment en­ga­gée, et per­met de pla­cer cette tech­no­lo­gie au

Quel que soit l’ob­jec­tif qu’on se donne en termes de mix éner­gé­tique, l’éner­gie nu­cléaire et les éner­gies re­nou­ve­lables sont ap­pe­lées à co­ha­bi­ter.

coeur des in­no­va­tions du XXIe siècle. Il existe un pa­nel de tech­no­lo­gies nu­mé­riques (big da­ta, fa­bri­ca­tion ad­di­tive, réa­li­té aug­men­tée, ana­lyse et trai­te­ment des don­nées à grande échelle, ob­jets connec­tés, mo­dé­li­sa­tion et si­mu­la­tion nu­mé­riques, etc.). Ces « briques », hé­té­ro­gènes et iso­lées, ont deux atouts : elles s’in­tègrent fa­ci­le­ment aux ins­tal­la­tions exis­tantes et s’ar­ti­culent entre elles, telles des pièces de Le­go. Ain­si, le big da­ta peut par exemple trai­ter les don­nées re­cueillies grâce à l’In­ter­net des ob­jets et sto­ckées sur le cloud grâce à des sys­tèmes de cy­ber­sé­cu­ri­té. L’in­dus­trie nu­cléaire fran­çaise pa­rie aus­si sur les ju­meaux nu­mé­riques, dont le dé­ve­lop­pe­ment per­met­tra de fa­vo­ri­ser la main­te­nance pré­ven­tive et d’op­ti­mi­ser la for­ma­tion.

Des nou­veaux ré­ac­teurs nu­cléaires

L’éner­gie nu­cléaire est une tech­no­lo­gie jeune, qui se trouve dans ses pre­mières vagues d’in­no­va­tions. Comme pour les éner­gies re­nou­ve­lables, elle s’in­carne à tra­vers des tech­no­lo­gies très dif­fé­rentes. Grâce aux avan­cées scien­ti­fiques et tech­niques du XXIe siècle, un grand po­ten­tiel d’évo­lu­tions et de rup­tures tech­no­lo­giques est à ve­nir, à la fois en termes d’ap­pli­ca­tions (élec­tri­ci­té, cha­leur, désa­li­na­tion) et de con­cepts de ré­ac­teurs et de cycle du com­bus­tible. Le nu­cléaire du fu­tur se­ra plus com­pé­ti­tif et plus flexible, pour opé­rer dans des sys­tèmes élec­triques com­por­tant des éner­gies re­nou­ve­lables va­riables. Il pré­sen­te­ra des avan­cées en ma­tière de sû­re­té in­trin­sèque et de ges­tion des ma­tières et des dé­chets.

L’éner­gie nu­cléaire est une tech­no­lo­gie jeune, qui se trouve dans ses pre­mières vagues d’in­no­va­tions.

2018, an­née de l’EPR

L’an­née qui dé­marre ver­ra la mise en ser­vice du ré­ac­teur le plus puis­sant, le plus sûr et le plus per­for­mant ja­mais construit, l’EPR. Six de ces ré­ac­teurs fran­çais sont ac­tuel­le­ment en construc­tion dans le monde, en Chine, en France, en Fin­lande et au Royaume-Uni. Dès la mi-2018, la Chine de­vrait connec­ter au ré­seau une pre­mière uni­té, puis la France, avec l’EPR de Fla­man­ville, à la fin de l’an­née. Avec ces mises en ser­vice, l’EPR en­tame une aven­ture à l’ex­port qui pour­rait le conduire jus­qu’en Afrique du Sud, en Ara­bie saou­dite, et sur­tout en Inde, où EDF est en dis­cus­sion pour construire une cen­trale de six EPR. Le Royaume-Uni, qui mise sur le nu­cléaire pour dé­car­bo­ner son éco­no­mie, pour­rait ac­cueillir deux nou­veaux ré­ac­teurs EPR sur le site de Si­ze­well, qui s’ajou­te­raient aux deux ac­tuel­le­ment en construc­tion à Hink­ley Point.

Émer­gence de pe­tits ré­ac­teurs mo­du­laires

L’un des nou­veaux sys­tèmes de ré­ac­teurs les plus étu­diés à l’heure ac­tuelle porte sur les pe­tits ré­ac­teurs mo­du­laires (SMR, pour Small Mo­du­lar Reac­tor), conçus pour être plus fa­ci­le­ment in­dus­tria­li­sables et fi­nan­çables. Ce type de ré­ac­teur, dont la puis­sance est in­fé­rieure à 300 mé­ga­watts, a la par­ti­cu­la­ri­té de pou­voir être construit en usine, avant d’être trans­por­té di­rec­te­ment sur son site d’im­plan­ta­tion, sans que des opé­ra­tions lourdes ne soient né­ces­saires. Ces pe­tits ré­ac­teurs sont par­ti­cu­liè­re­ment adap­tés pour une uti­li­sa­tion hors ré­seau, dans des ré­gions dé­con­nec­tées des grands ré­seaux et où l’élec­tri­ci­té est au­jourd’hui pro­duite par des ca­pa­ci­tés de pro­duc­tion uti­li­sant des éner­gies fos­siles. Ces ré­ac­teurs sont éga­le­ment une al­ter­na­tive au sto­ckage puis­qu’ils peuvent ra­pi­de­ment mo­du­ler leur puis­sance en fonc­tion de la va­ria­bi­li­té des éner­gies re­nou­ve­lables.

De­main, des ré­ac­teurs de IVe gé­né­ra­tion

En 2000, une ini­tia­tive amé­ri­caine in­tro­duit le terme de « ré­ac­teur de qua­trième gé­né­ra­tion », qui per­met­tra une ex­ploi­ta­tion du­rable des com­bus­tibles. En ef­fet, cette tech­no­lo­gie per­met­trait un ren­de­ment soixante fois su­pé­rieur aux tech­no­lo­gies ac­tuel­le­ment uti­li­sées. Ce­la veut dire que les stocks d’ura­nium ap­pau­vri dé­jà consti­tués pour­raient ali­men­ter près de 1000 fois la consom­ma­tion mon­diale an­nuelle d’élec­tri­ci­té. Plu­sieurs dé­mons­tra­teurs fonc­tionnent ou sont en dé­ve­lop­pe­ment, en France, en Rus­sie, en Inde ou en Chine no­tam­ment. Leur dé­ploie­ment com­mer­cial n’est pas en­vi­sa­gé avant 2050.

Après-de­main, la fu­sion nu­cléaire

Tech­no­lo­gie po­ten­tielle de la fin du XXIe siècle, la fu­sion nu­cléaire, qui re­pro­duit les ré­ac­tions au coeur de notre so­leil, a trois avan­tages. Tout d’abord, son com­bus­tible de­vrait être qua­si in­épui­sable. Le deu­té­rium est abon­dant dans l’eau de mer, le tri­tium se­ra à terme pro­duit à par­tir du li­thium, abon­dant dans la croûte ter­restre et dans les océans. Du point de vue de la sû­re­té, la na­ture in­trin­sèque des ré­ac­tions de fu­sion rend im­pos­sibles des ac­ci­dents. En­fin, la fu­sion par confi­ne­ment ma­gné­tique ne com­porte pas d’en­jeux de pro­li­fé­ra­tion : elle ne per­met pas de fa­bri­quer de bombes, elle ne per­met pas non plus de créer les noyaux ra­dio­ac­tifs qui servent à les faire.

Cette tech­no­lo­gie bas-car­bone et in­fi­nie pour­rait être in­dus­triel­le­ment dis­po­nible à la fin du siècle. Dans plu­sieurs pays, comme les États-Unis et la Chine, la fu­sion fait l’ob­jet d’in­tenses pro­grammes de re­cherche pu­blics et pri­vés. Sur­tout, plu­sieurs États et l’Union eu­ro­péenne mettent en com­mun leur res­sources et leurs tech­no­lo­gies pour dé­ve­lop­per le dé­mons­tra­teur ITER, ac­tuel­le­ment en construc­tion dans le Sud de la France.

Les pays lea­ders du nu­cléaire

La Chine, nou­veau géant du nu­cléaire

Puis­sance mon­tante sur la scène mon­diale du nu­cléaire, la Chine de­vrait de­ve­nir la pre­mière puis­sance nu­cléaire mon-

diale par sa ca­pa­ci­té ins­tal­lée dans la dé­cen­nie 2030, dé­pas­sant les États-Unis. Pour y par­ve­nir, le pays, qui est de­ve­nu le pre­mier mar­ché nu­cléaire de la pla­nète, construit des di­zaines de ré­ac­teurs. Afin d’as­seoir un peu plus son sta­tut de grande puis­sance in­ter­na­tio­nale, la Chine sou­haite re­joindre le club res­treint des ex­por­ta­teurs de sys­tèmes nu­cléaires. À la réa­li­sa­tion de cette am­bi­tion, l’Em­pire du mi­lieu mo­bi­lise d’im­por­tants moyens fi­nan­ciers dans la R&D et l’in­no­va­tion. Le gou­ver­ne­ment chi­nois, pré­sent au sein du Fo­rum gé­né­ra­tion IV de­puis 2006, in­ves­tit prin­ci­pa­le­ment dans le dé­ve­lop­pe­ment des ré­ac­teurs de IVe gé­né­ra­tion, concen­trant ses ef­forts dans les ré­ac­teurs à neu­trons ra­pides et ceux à haute tem­pé­ra­ture. À l’ins­tar des États-Unis, la Chine sou­haite éga­le­ment dé­ve­lop­per une large gamme de pe­tits ré­ac­teurs mo­du­laires (SMR) et mo­bi­lise ses cher­cheurs dans le dé­ve­lop­pe­ment de ré­ac­teurs à sels fon­dus. As­sis sur un tis­su in­dus­triel dy­na­mique, tous ces pro­jets ont d’ores et dé­jà dé­pas­sé le stade du pa­pier et com­mencent à se concré­ti­ser. La Chine lorgne dé­sor­mais au-de­là de ses fron­tières. Ca­pi­ta­li­sant sur l’ac­qui­si­tion de dif­fé­rentes tech­no­lo­gies nu­cléaires étran­gères de­puis les an­nées 1980, le pays dé­ve­loppe une gamme de ré­ac­teurs do­mes­tiques de IIIe et IVe­gé­né­ra­tions. Ses nou­velles tech­no­lo­gies, por­tées par des en­tre­prises pré­sentes sur l’en­semble de la chaine de fa­bri­ca­tion nu­cléaire, donnent à la Chine des ou­tils pour ex­por­ter son sa­voir-faire au-de­là de ses fron­tières.

Les États-Unis : start-up na­tion

Aux États-Unis, une cin­quan­taine de start-up nu­cléaires, por­tées no­tam­ment par d’an­ciens étu­diants du MIT ou de l’uni­ver­si­té de Ber­ke­ley, ont en ef­fet vu le jour ces der­nières an­nées. Elles dé­ve­loppent de nou­veaux con­cepts de ré­ac­teurs, à fis­sion ou à fu­sion. Le dé­ve­lop­pe­ment de ces start-up est por­té par de nou­veaux mo­dèles de fi­nan­ce­ment, mar­qués par l’en­trée sur le mar­ché de l’in­no­va­tion nu­cléaire de ca­pi­tal-ris­queurs. Cer­tains d’entre eux se sont no­tam­ment réunis au sein du Break­through Ener­gy Ven­ture (BEV), un fonds réunis­sant plu­sieurs mil­liar­daires du monde en­tier, dont Bill Gates. Por­teurs d’une ap­proche tech­no­phile de l’ave­nir de l’hu­ma­ni­té, ces bu­si­ness an­gels croient dans l’im­por­tance de l’ac­cès à l’éner­gie propre pour le dé­ve­lop­pe­ment. L’ob­jec­tif n’est pas de dé­croitre, mais d’ac­com­pa­gner un dé­ve­lop­pe­ment du­rable avec des so­lu­tions tech­no­lo­giques fiables, éco­no­mi­que­ment viables et fi­nan­ciè­re­ment ac­ces­sibles. Une nou­velle gé­né­ra­tion de fu­sion nu­cléaire fi­gure ain­si par­mi les pro­jets fi­nan­cés. Jeff Be­zos, fon­da­teur et PDG d’Ama­zon et contri­bu­teur du BEV, est dé­jà par­tie pre­nante dans un autre pro­jet de fu­sion nu­cléaire, ce­lui de la start-up Ge­ne­ral Fu­sion. Un pa­ri sur la fu­sion nu­cléaire que par­tagent d’autres mil­liar­daires, à l’image du co-fon­da­teur de Mi­cro­soft, Paul Al­len, qui fi­nance la start-up Tri Al­pha Ener­gy, et Pe­ter Thiel, co-fon­da­teur de Pay­Pal, qui a in­ves­ti dans He­lion Ener­gy. Bill Gates est in­ves­ti aus­si dans Ter­raPo­wer, dont il est co­fon­da­teur et membre du conseil d’ad­mi­nis­tra­tion. Avec cette start-up, le mil­liar­daire pro­meut un nou­veau concept de ré­ac­teur nu­cléaire dont le dé­mons­tra­teur ver­ra le jour en Chine dans la pro­chaine dé­cen­nie.

En France, un en­ga­ge­ment cli­ma­tique qui passe par le nu­cléaire

L’éner­gie nu­cléaire de­meure le socle de la stra­té­gie éco­no­mique, in­dus­trielle et cli­ma­tique de la France. Chaque an­née, l’in­dus­trie nu­cléaire fran­çaise, qui mai­trise l’en­semble du cycle nu­cléaire, de l’amont à l’aval, ex­porte pour 6 mil­liards d’eu­ros de biens et ser­vices. As­so­cié aux éner­gies re­nou­ve­lables, le nu­cléaire per­met à la France de bé­né­fi­cier d’une élec­tri­ci­té à 94 % bas-car­bone et d’être un exemple pour les pays qui s’en­gagent dans la lutte contre le chan­ge­ment cli­ma­tique. Des dé­fis doivent ce­pen­dant être re­le­vés si la France veut main­te­nir le lea­der­ship cli­ma­tique qu’elle s’est bâ­ti. Le pays de­vra no­tam­ment ex­ploi­ter dans la du­rée ses ré­ac­teurs en fonc­tion­ne­ment – c’est l’ob­jet du pro­gramme « Grand ca­ré­nage » – et en­clen­cher dès que pos­sible le re­nou­vel­le­ment de son parc.

La Chine de­vrait de­ve­nir la pre­mière puis­sance nu­cléaire mon­diale par sa ca­pa­ci­té ins­tal­lée dans la dé­cen­nie 2030, dé­pas­sant les États-Unis.

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