Dans un cadre d’urgence climatique, l’un des enjeux majeurs des années à venir sera celui de la décarbonation. Le nucléaire est aujourd’hui la seule énergie permettant de produire de l’énergie dite « zéro carbone », en masse et sans intermittence. Face aux imposantes centrales nucléaires traditionnelles, un nouveau modèle voit le jour : les Small Modular Reactors (SMR). Que sont-ils ? Quels en sont les bénéfices ? Quelle place se font-ils dans le marché mondial ? Quel est le positionnement des acteurs de la filière française ? Notre dossier thématique sur les Small Modular Reactors donnera des clés pour répondre à ces questions d’actualité.

Que sont les SMR ?

Les Small Modular Reactors, communément appelés SMR, sont des réacteurs nucléaires à fission de petite taille et de faible puissance (entre 10 et 300 MWe). Il existe également des Micro réacteurs modulaires (MMR) dont la puissance est inférieure à 10 Mwe et sont majoritairement destinés à des régions isolées hors réseau.

L’histoire du SMR remonte au milieu du XXe siècle, avec la mise en service du Nautilus, premier sous-marin à propulsion nucléaire en 1954 aux Etats-Unis. Jusqu’à présent souvent rattachés au milieu naval, les SMR sont désormais considérés comme une innovation de rupture pour produire de l’électricité à plus grande échelle.

Illustration d'un SMR à eau légère (source : US Government Accountability Office, GAO-15-652)

L’illustration ci-dessus montre que les SMR fonctionnent de manière similaire aux centrales traditionnelles. La fission nucléaire libère de la chaleur. Des générateurs de vapeur transforment celle-ci en vapeur. La vapeur fait ensuite tourner une turbine et un alternateur qui génèrent de l’électricité. L’illustration montre que les SMR sont très compacts et verticaux à l’inverse d’une centrale nucléaire traditionnelle.

Aujourd’hui, le nucléaire est la troisième source de production d’électricité dans le monde et la première en France1. Les SMR pourront répondre à des besoins de production aujourd’hui non couverts par les centrales nucléaires traditionnelles et ainsi devenir complémentaires.

Quels bénéfices ?

#1 Le design

Les SMR sont à la fois modulaires, compacts et simples en termes de design. Ce principe de modularité est inspiré de l’industrie navale. Cela permet de découper la centrale en différents modules de petite taille. En fonction des contraintes et des objectifs des exploitants, il est donc possible d’avoir une unité unique ou d’assembler plusieurs SMR pour accroître la capacité de production. Le design à la fois compact et simple permet de fabriquer les composants en usine, de les transporter facilement puis de les assembler directement sur site. Cette méthode permet de diminuer considérablement la durée de construction par rapport à une centrale nucléaire traditionnelle. Il faudrait seulement quatre à cinq ans d’après Xavier Ursat (directeur en charge du nouveau nucléaire chez EDF) pour construire un SMR2.

Outre cette facilité de construction, ce design permet également une grande flexibilité dans l’exploitation des SMR : cette modularité rend la maintenance et le remplacement des pièces très simple. En effet, la SFEN indique que « la simplicité du design permet d’envisager des fabrications standardisées et en série d’un nombre élevé de composants et de systèmes »3.

A terme, la fabrication standardisée et en série permettra d’optimiser la chaine de production et d’avoir un time-to-market réduit.

#2 Le coût

La petite taille de ces SMR permet de proposer des réacteurs à faibles coûts. Le coût de construction d’une unité de SMR est de l’ordre d’un milliard d’euros (~4000€ par kWe), et peut être moindre dans le cadre de l’installation de plusieurs unités sur un même site3. A titre de comparaison, le coût de l’EPR de Flamanville est estimé par EDF à 12,7 milliards d’euros à terminaison, pour 1650 MWe (~7700€ par kWe)4.

Bien que ces SMR soient moins coûteux à la construction, ils résultent d’un lourd investissement et de longues années de recherche et développement. Alors que les centrales nucléaires traditionnelles ont une large part de coûts fixes et bénéficient d’économies d’échelle, ce ne sera pas le cas des SMR qui ont une puissance moindre. L’Agence pour l’Energie Nucléaire de l’OCDE explique que le business case des SMR reposera donc sur les économies liées à la production en série et la standardisation5.

#3 L’accessibilité

La petite taille des SMR facilite l’implémentation de ceux-ci, notamment dans des zones où il est impossible de construire une large centrale nucléaire par manque de capacité financière ou par manque d’espaces constructibles. Les SMR peuvent également être propices pour les régions isolées dans lesquelles la taille du réseau électrique est restreinte ou pour les acteurs de l’industrie, très énergivores, qui souhaiteraient devenir auto-suffisants en énergie décarbonée.

La SFEN considère que les SMR peuvent être un « produit d’appel permettant aux « primo-accédants » d’appréhender la technologie nucléaire avant de se diriger vers d’autres réacteurs »3. En effet, le faible coût, la faible puissance, la petite taille des réacteurs, la durée réduite des plannings de construction sont tous des facteurs pouvant inciter les primo-accédants à tester la production d’électricité nucléaire en minimisant les risques financiers.

#4 La sûreté

La sûreté est un point clé du débat sur le nucléaire. Or, comme mentionné précédemment, la compacité et la modularité facilite la maintenance des pièces et facilitent les contrôles de sûreté, ce qui réduit le risque d’incidents. Les SMR disposent de mécanismes de sûreté passifs, « c'est-à-dire que l'on n'a pas besoin de pompe fonctionnant à l'électricité pour refroidir la centrale », explique Jean-Michel Ruggieri, le chef du programme SMR du CEA. Or, la panne du système de refroidissement (elle-même due à des défaillances et erreurs humaines faisant suite au tsunami) était l’une des causes majeures de l’accident de Fukushima. J-M Ruggieri ajoute que même en cas d’accident grave, il y aurait « zéro rejet radioactif » 6.

Grâce à leur design et leur puissance moindre, les SMR pourraient ainsi mettre un terme aux débats quant au danger des centrales nucléaires.

Notre prochain article « Small Modular Reactors – Panorama du marché des SMR dans le monde » fera un état des lieux des projets de SMR dans le monde.

Auteurs :  
Marie-Anne Massardier, consultante 
Julien Bos, manager sénior  

  • Sources

    [1] https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-nucleaire-en-chiffres#:~:text=Avec%20une%20production%20de%202,fonctionnement%2C%20r%C3%A9partis%20dans%2030%20pays.

    [2] https://www.usinenouvelle.com/article/les-mini-reacteurs-nucleaires-dopes-par-le-climat.N1057894

    [3] https://new.sfen.org/rgn/1-7-smr-paradis-ingenieurs/

    [4] https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/journalistes/tous-les-communiques-de-presse/point-d-actualite-sur-l-epr-de-flamanville-0

    [5] https://www.oecd-nea.org/upload/docs/application/pdf/2021-03/7560_smr_report.pdf

    [6] https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/energie-mini-reacteurs-nucleaires-smr-vont-ils-conquerir-monde-94111/

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