Astrid (réacteur)

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Vue du site nucléaire de Marcoule.

Astrid ou ASTRID (acronyme de l'anglais Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration) est un projet de prototype de réacteur nucléaire français de quatrième génération, de type réacteur rapide refroidi au sodium, porté par le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) dans les années 2010[1]. Il aurait été construit sur le site nucléaire de Marcoule[2].

À la suite des réacteurs expérimentaux Rapsodie, Phénix (250 MWe) et Superphénix (1 240 MWe), le projet Astrid, prototype de puissance intermédiaire (600 MWe), avait pour objectif de démontrer la possibilité d'un passage au stade industriel de la filière des réacteurs à neutrons rapides au sodium. Le projet est doté des meilleurs standards de sûreté du moment[3] et tire de la ressource disponible cent fois plus d’énergie que ne le font les réacteurs actuellement déployés sur le parc nucléaire français, constitué uniquement de réacteurs à eau pressurisée. Il utilise, pour ce faire, comme matières premières, les énormes stocks d’uranium 238 constitués par l’exploitation du parc EDF durant des décennies, ainsi que le plutonium extrait des combustibles usés[3].

La construction du réacteur Astrid, dont le coût était estimé à plus de 5 milliards d'euros, se serait accompagné de la mise en service d'un nouvel atelier spécialisé de fabrication de combustible MOx à l'usine de La Hague. S'inscrivant, au-delà d'une perspective historique d’indépendance énergétique[4], dans une perspective nouvelle de durabilité, Astrid vise à permettre non seulement d'économiser les ressources fissiles en valorisant l'uranium 238 et en multi-recyclant le plutonium, mais aussi à réduire la quantité de déchets nucléaires à vie longue en incinérant les actinides mineurs.

La décision politique de cet investissement et la rentabilité économique du projet font, comme pour tout projet de cette envergure, l'objet de controverses.

À la suite de contraintes budgétaires, le CEA propose en 2018 une réduction de la puissance du réacteur à 100–200 MWe, puis abandonne le projet en 2019. Le CEA reconnaît que le projet de construction d’un réacteur prototype n’est pas prévu à court ou moyen terme. Il envisage plutôt de s’en occuper dans la deuxième moitié du siècle.

Historique[modifier | modifier le code]

Lancement[modifier | modifier le code]

En janvier 2006, le président Jacques Chirac décide de lancer la conception au sein du Commissariat à l'énergie atomique (CEA) d'un prototype de réacteur de « quatrième génération » dont la mise en service est prévue en 2020[5],[6].

En 2010, le CEA, porteur du projet Astrid, définit les choix structurants et des options ouvertes, puis lance un avant-projet sommaire dont la fin est prévue en 2014. Le CEA prévoit pour 2016 la mise en service de l’atelier de fabrication de cœurs.

Investissement d'avenir[modifier | modifier le code]

En décembre 2009, le président Nicolas Sarkozy annonce que la France va consacrer un milliard d'euros à la recherche sur le nucléaire dans le cadre des investissements d'avenir, notamment pour les réacteurs « de 4e génération »[7],[8],[9]; Astrid reçoit à ce titre une subvention de 651,6 millions d'euros, couvrant les seules « études de conception »[10], ce qui reste du milliard d'euros allant principalement au réacteur Jules Horowitz.

Les partenariats industriels[modifier | modifier le code]

En juin 2012, le CEA conclut un partenariat avec Bouygues Construction pour les études du génie civil du prototype Astrid, concernant en particulier les types de bétons de structure qui seront employés et les différentes options de conception de l'îlot nucléaire[11]. Cet accord vient s’ajouter à une série d'accords industriels sur les différents composants du projet signés par le CEA avec Areva, EDF, Toshiba[12], Alstom Power System, Comex Nucléaire (rachetée depuis par Onet), Rolls-Royce Power Engineering, Airbus Defence and Space et la filiale française de Jacobs Engineering (acquise en juillet 2016 par le groupe NOX[13]). En 2012, le projet Astrid implique environ 500 personnes, dont près de la moitié chez les partenaires industriels[14] qui contribuent techniquement et financièrement au projet.

En 2013, la société SEIV du groupe ALCEN rejoint les industriels cités ci-dessus[15].

Partenariat avec le Japon[modifier | modifier le code]

Le 5 mai 2014, le Premier ministre japonais Shinzo Abe signe un accord de coopération avec François Hollande qui prévoit l’implication du Japon dans le développement du projet français Astrid[16]. Selon le journal Yomiuri shinbun, la France a demandé au Japon de relancer le surgénérateur Monju de la centrale nucléaire de Tsuruga, ceci afin de pouvoir y tester les combustibles d’Astrid[17].

En octobre 2016, le gouvernement français sollicite le partage avec le Japon du coût d'Astrid estimé alors à 5 milliards d'euros[18].

Révision en baisse de la taille du démonstrateur[modifier | modifier le code]

En 2012, le calendrier prévisionnel est retardé : la phase d'étude est prévue pour durer jusqu'en 2017, et si la construction du prototype est alors décidée, sa mise en service pourrait débuter en 2020[14],[19].

En 2014, en raison du ralentissement du nucléaire dans le monde, consécutif à la catastrophe de Fukushima, la décision de la mise en service est reportée en 2019, et le modèle commercial pas avant 2040-2050[20].

Au cours de l'année 2015, la sûreté du projet Astrid doit être examinée par l'IRSN[21].

En 2017, l'administrateur général du CEA indiquait qu'il fallait profiter des trois années à venir pour réaliser un avant-projet détaillé, puis cinq ou six ans pour le certifier et dix ans pour construire Astrid[22].

Au début de 2018, le Commissariat à l'énergie atomique (CEA), maître d'ouvrage du programme, a proposé au gouvernement de revoir à la baisse les ambitions initiales, pour des raisons financières. Au lieu de construire un démonstrateur de 600 MW (mégawatts), dont la mise en service était prévue à l'horizon 2039, il envisage désormais un projet de puissance réduite : 100 à 200 MW[23].

En juin 2018, l'Asahi Shimbun appelle le Japon à se retirer du projet de réacteur rapide Astrid[24]. En octobre 2018, selon Marc Wojtowicz, ancien délégué syndical central (CGT) au CEA, l'avant-projet de prototype est achevé, et les quelque 300 salariés qui travaillaient sur ce projet sont dispersés sur d'autres activités[25].

Abandon[modifier | modifier le code]

Le Monde révèle en août 2019 que le projet, qui a coûté 738 millions d’euros, est abandonné par le CEA, le remettant « à la deuxième moitié du siècle »[26],[27]. Cette décision est critiquée par Yves Bréchet, membre de l'académie des sciences et ancien haut-commissaire à l'Énergie atomique, qui déplore le gâchis de soixante-dix années d’investissement et parle de cet abandon comme d'un cas d’école pour mesurer la dégradation des capacités de l’État stratège [28],[29].

Lors de son audition au sénat le 23 octobre 2019, l'administrateur général du CEA justifie l'abandon du projet par le bas prix de l’uranium ; si son cours devait augmenter, des signes apparaîtraient des années à l’avance : On le verra venir avec la construction de nouveaux réacteurs dans le monde. Nous aurons le temps de nous retourner[30].

Technologie[modifier | modifier le code]

Schéma de principe d'un RNR-Na.

Astrid utilise la technologie de réacteur à neutrons rapides à caloporteur sodium (RNR-Na), comme Rapsodie, Phénix et Superphénix. Il vise à égaler le niveau de sûreté de l'EPR. Sa puissance électrique serait de 600 MW électriques (1 500 MW thermiques)[1].

Objectifs[modifier | modifier le code]

Des études sur des réacteurs de nouvelle génération ont été lancées par le Forum international Génération IV, avec des objectifs d'amélioration de la sûreté, de diminution de la quantité et de la nocivité des déchets et de préservation des ressources. Les réacteurs à neutrons rapides, en particulier Astrid, pourraient répondre à ces objectifs, car ils seraient capables d’utiliser de manière bien plus efficace la ressource en uranium et de recycler complètement le plutonium. En effet, les réacteurs à eau pressurisée actuels ne peuvent utiliser comme combustible que la part fissile de l’uranium naturel (uranium 235), soit environ 0,7 % de la ressource. En revanche, les réacteurs à neutrons rapides seraient capables d’utiliser tout type d’uranium, non seulement la part fissile, mais aussi la part dite fertile (par exemple l’uranium 238, présent à 99,3% dans l’uranium naturel). Ainsi, avec l’uranium appauvri déjà présent sur le territoire français et le plutonium issu du combustible usé des centrales actuelles, les réacteurs à neutrons rapides permettraient de produire de l’électricité pendant plusieurs milliers d’années au rythme de la consommation actuelle.

En résumé, la surgénération permet d'éviter l'étape d’enrichissement de l’uranium, multiplie par 100 la quantité de combustible utilisable, et diminue très fortement le volume de déchets[27].

Le choix du sodium[modifier | modifier le code]

Selon L'Académie des sciences, le sodium en tant que fluide caloporteur répond bien aux critères suivants : ne pas ralentir les neutrons (à ce titre, l'eau ne convient pas pour les réacteurs à neutrons rapides), être un bon caloporteur (bonnes capacité calorifique et conductivité thermique), rester à l’état liquide sur une large plage de températures, être peu corrosif vis-à-vis des structures, être facile à pomper, avoir une bonne disponibilité industrielle et avoir un coût raisonnable[31].

L'utilisation du sodium présente des inconvénients, en particulier au niveau de la sécurité et de la sûreté. La forte réactivité chimique avec l’eau, est susceptible de libérer de grandes quantités d’énergie si elle met en jeu des quantités de sodium importantes. Ces contraintes sont bien connues, ce qui permet de mettre en œuvre des parades efficaces adaptées et en 2012, l’expérience cumulée d’exploitation de réacteurs rapides au sodium atteignait plus de 400 années dans le monde[32].

Le sodium présente également l'inconvénient de ne pas être translucide comme l'eau mais d’être opaque, l’aspect se rapprochant de celui de l’aluminium fondu. À partir du retour d’expérience des réacteurs à neutrons rapides ayant déjà fonctionné dans le monde, le CEA a développé deux techniques de contrôle non destructif (CND) par ultrasons utilisant des traducteurs ou transducteurs[33] (émetteurs-récepteurs acoustiques) électromagnétiques et piézoélectriques immergés en sodium[34].

Transmutation des déchets[modifier | modifier le code]

Astrid doit participer aux études relatives à la transmutation des déchets nucléaires. Le CEA a remis le 21 décembre 2012 au Gouvernement, conformément aux termes de la loi du 28 juin 2006 relative à la gestion durable des matières et déchets radioactifs, un rapport présentant les résultats des recherches et les perspectives relatives aux nouvelles générations possibles de systèmes nucléaires qui en résultent[35], pour répondre aux objectifs affichés par la loi qui demande la mise en exploitation d'un prototype d'installation avant la fin 2020[36]. La construction effective ne devrait commencer qu'à partir de 2017.

Exigences de sûreté[modifier | modifier le code]

Par rapport aux réacteurs précédents tels que Phénix et Superphénix, les centrales actuelles et futures de l'Union Européenne doivent répondre à des exigences de sûreté renforcées[37] exprimées notamment par l'Association des Autorités de Sûreté Nucléaire des pays d'Europe de l'Ouest (WENRA en anglais)[38] complétées par l'Autorité de Sûreté Française avec les leçons tirées de l'accident de Fukushima . Le calendrier du projet Astrid prévoit une remise d’un "dossier des orientations de sûreté" en 2012 et remise d’un "dossier des options de sûreté" en 2014[39].

Améliorations technologiques[modifier | modifier le code]

Le projet Astrid intègre des solutions technologiques visant à améliorer la sûreté en comparaison avec les réacteurs précédents[40].

La géométrie du cœur a été conçue de façon à avoir un coefficient de vide négatif, permettant un arrêt de la réaction en chaîne dans une situation de perte de sodium primaire, même dans la situation hypothétique où aucun système de protection ne fonctionnerait, malgré leur redondance et leur diversification.

L'hypothèse d'un accident grave reste cependant prise en compte. Des dispositifs ont été installés pour que dans cette éventualité, les conséquences restent limitées à l'intérieur de la centrale, et ne nécessitent pas de confiner les populations ni a fortiori de les évacuer.

Un récupérateur de corium est placé dans la cuve, sous le cœur[41]. L'objectif est de récupérer le corium, de l'étaler, de le refroidir et de confiner la radioactivité dans la cuve[42]

Des technologies sont aussi mises en œuvre dans le domaine de l'inspectabilité des structures, pour tenir compte des contraintes du sodium (son opacité et la nécessité de le garder isolé de l'atmosphère). Parmi elles, des systèmes de visualisation sous sodium fondés sur des méthodes acoustiques utilisent des capteurs ultrasonores.

Par ailleurs, les actes de malveillance sont pris en compte dans la conception, dont la chute intentionnelle d'avion.

Contrairement au prototype Superphénix, le système de conversion d'énergie utilise un échangeur sodium-gaz (azote) et non plus de l'eau/vapeur. Le risque d’interaction sodium-eau est alors éliminé à la source et, plus généralement, il n'y a plus de coexistence de sodium et eau dans le même bâtiment. Le rendement net global, suivant le cycle de Brayton, est alors de 37 à 38 %. Cette valeur est inférieure au cycle vapeur de Rankine, de l'ordre de 40 à 41 %, mais le taux de disponibilité global peut permettre de compenser cette légère baisse.

La puissance thermique résiduelle du réacteur peut être évacuée de manière passive, en situation de perte des sources électriques, par des échangeurs sodium/air, grâce à l'amorçage d'un thermosiphon par convection naturelle, et en utilisant au maximum la grande inertie du circuit primaire et sa grande marge à l'ébullition.

Critiques[modifier | modifier le code]

En matière de décision politique[modifier | modifier le code]

En novembre 2011, le Parti socialiste français et Europe Écologie Les Verts (EELV) ont signé un « accord national de majorité ». Le texte comprenait la phrase suivante : « Aucun nouveau projet de réacteur ne sera initié »[43]

En juillet 2012, à la suite de l'annonce du partenariat conclu entre le CEA et Bouygues :

  • le député EELV Noël Mamère a dénoncé le projet Astrid, qu'il qualifie de « nouvel accroc » à l'accord PS-EELV et demande à son parti de s'interroger sur son vote de confiance au gouvernement socialiste de Jean-Marc Ayrault[44] ;
  • la députée européenne du Mouvement Démocrate (MoDem) Corinne Lepage, a dénoncé le contrat CEA Bouygues pour Astrid qui, selon elle, est un vrai déni démocratique ; le contrat ayant été signé en juillet 2012, donc après l'élection du président François Hollande et avant le débat sur la transition énergétique lancé depuis, en automne 2012[45],[46],[47].

Au sujet de la technologie[modifier | modifier le code]

Ce réacteur dit de « 4e génération » est présenté par le Commissariat à l’Énergie Atomique comme « une rupture technologique avec tout ce qui s’est fait jusqu’alors ». Pourtant, selon le physicien nucléaire Bernard Laponche, les problèmes majeurs de sûreté du projet Astrid ne sont pas nouveaux et sont liés à l’utilisation du sodium liquide comme fluide caloporteur[48].

Selon le Réseau Sortir du nucléaire, Astrid n'est qu’une version à peine modifiée de Superphénix[49] :

  • le plutonium, combustible utilisé et « produit par surgénération à partir de l'uranium 238 » dans ce type de réacteur, est une matière d’une extrême toxicité, proliférante, et prompte à déclencher des réactions en chaîne incontrôlées[49] ;
  • le sodium liquide, utilisé comme fluide caloporteur, s’enflamme au contact de l’air et explose au contact de l’eau, ce qui peut mener à de dangereux incendies (le RNR-Na japonais de Monju est resté arrêté quinze ans à la suite d'un tel accident). L'opacité et la température du sodium rendent plus difficile l'inspection des installations[49] ;
  • en cas d'arrêts répétés, le bilan énergétique s’avère très médiocre, voire négatif, car les combustibles doivent être refroidis et le sodium maintenu liquide, ce qui nécessite une consommation d’énergie constante et importante[50].

Le Groupement des scientifiques pour l'information sur l'énergie nucléaire (GSIEN), association anti-nucléaire, met en doute la capacité de l’enceinte de confinement à résister aux agressions internes et externes[51].

Au sujet du coût[modifier | modifier le code]

La phase d'études du réacteur Astrid bénéficie d'une dotation d'environ 650 millions d’euros dans le cadre des investissements d'avenir. 25 millions d'euros ont été alloués au domaine de la sûreté après la catastrophe de Fukushima en 2011. En 2015, il manquerait 50 millions d'euros pour poursuivre les études planifiées jusqu'en 2019[52]. C'est le seul prototype de réacteur qui a été doté en France de manière exclusive de crédits de recherche, alors que le Forum international Génération IV mentionnait également les réacteurs à lit de boulets et les réacteurs à sels fondus, dont des prototypes (HTR-PM (en), Réacteur à sels stables...) seront mis en service en 2020 à l'étranger[53],[54].

Le coût final du réacteur est estimé selon certaines sources, à plus de 5 milliards d’euros. Selon le ministère de l’écologie et de l’énergie, « il n’est pas acquis que les objectifs fixés puissent être atteints à un coût raisonnable »[55].

Selon l'expert anti-nucléaire Bernard Laponche, le coût de l'énergie produite par le réacteur Astrid se situerait à un niveau totalement rédhibitoire : environ 150  par mégawattheure - sans tenir compte des coûts supplémentaires des usines dédiées à son combustible nucléaire à base de plutonium[56]. Néanmoins, il est exagéré de comparer le coût d'un prototype et d'un modèle de série. Comme l'indique le CEA, le projet Astrid, en tant que démonstrateur technologique, n’a pas une vocation commerciale[57].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b Astrid, le projet à réactions, juillet-août 2010, CEA. [PDF]
  2. Astrid : futur réacteur nucléaire de 4e génération, Techniques de l'ingénieur, 10 mai 2011.
  3. a et b CEA, « Astrid, un démonstrateur technologique pour la quatrième génération de réacteurs nucléaires », .
  4. Bretesché et Grambow 2014, p. 62-63.
  5. Réacteurs à neutrons rapides (RNR) sur La France nucléaire:matières et sites par Mary Bird Davis
  6. « Nucléaire : Chirac annonce le lancement d'un réacteur de 4e génération», AFP, le 5 janvier 2006.
  7. « Grand emprunt : un milliard d'euros pour le nucléaire "du futur" », AFP, 14 décembre 2009.
  8. « Le volet Développement durable du Grand Emprunt fait polémique », Actu-environnement, 15 décembre 2009.
  9. « Investissements d'avenir : énergie et économie circulaire », Portail du Gouvernement français.
  10. « Et pendant ce temps, le nucléaire « 4G » avance », Le Figaro, 29 juin 2012.
  11. Le CEA et Bouygues Construction signent un accord de collaboration pour la conception d’Astrid, prototype de réacteur nucléaire de 4e génération. - CEA juin 2012
  12. L'Usine Nouvelle - 26 juin 2012 : Le CEA partenaire de Bouygues Construction pour Astrid
  13. « Nox reprend Jacobs France - Ingénierie », (consulté le 16 septembre 2016)
  14. a et b Un prototype de réacteur nucléaire de 4e génération d'ici 2020, Enerzine, 28 juin 2012
  15. CEA - Direction de l'énergie nucléaire - Rapport d'activité 2013
  16. Accord Franco-japonais : une coopération axée sur le projet nucléaire Astrid, 23 mai 2014, lenergiedavancer.com
  17. France-Japon, une amitié nucléaire - Ouest France, 6 mai 2014
  18. France wants Japan to share 570 billion yen Astrid reactor development cost, Mainichi, 22 octobre 2016.
  19. Nucléaire : le sacrifice d'Astrid, L'Usine Nouvelle du 13 juillet 2012
  20. Le sodium, clé de voûte des réacteurs nucléaires du futur , Les Échos, 13 octobre 2014
  21. L'IRSN débute l'examen des options de sûreté du projet de réacteur nucléaire Astrid, actu-environnement.com, 6 novembre 2014.
  22. Daniel Verwaerde : « Un Commissariat à l'énergie atomique coupé de l'industrie deviendrait le CNRS », Les Échos, 6 février 2017.
  23. Astrid, le futur réacteur à neutrons, en suspens, Les Échos, 30 janvier 2018.
  24. Nucléaire : « le Japon doit se retirer d'Astrid », Les Échos, 19 juin 2018.
  25. Le doute s'installe chez les chercheurs de la filière nucléaire, Les Échos, 2 octobre 2018.
  26. « Nucléaire : la France abandonne la quatrième génération de réacteurs », Le Monde,‎ (lire en ligne, consulté le 30 août 2019).
  27. a et b Stéphane Foucart, « La décision française d’abandonner le réacteur nucléaire Astrid est critiquable », Le Monde,‎ (lire en ligne).
  28. Yves Bréchet, « L’arrêt du programme ASTRID : une étude de cas de disparition de l’État stratège », sur revue-progressistes.org, Progressistes, (consulté le 21 octobre 2019).
  29. Sylvestre Huet, « Nucléaire : une saisine parlementaire sur Astrid ? », sur Blog {Sciences²}, Le Monde, (ISSN 1950-6244, consulté le 21 octobre 2019).
  30. Marc Cherki, « Nucléaire: le patron du CEA justifie l’abandon d’Astrid », Le Figaro, (consulté le 24 octobre 2019).
  31. « Fluides caloporteurs pour réacteurs à neutrons rapides – Rapport de l'Académie des sciences – Éditions EDP Sciences –mars 2014 »
  32. Historique et bilan de fonctionnement des RNR-Na, cea.fr, consulté le 01 septembre 2019.
  33. « PREMIERS RESULTATS DE CND SOUS SODIUM LIQUIDE POUR L’INSPECTION DES REACTEURS NUCLEAIRES DE 4ème GENERATION » (consulté le 10 septembre 2019)
  34. « Astrid, un démonstrateur technologique pour la quatrième génération de réacteurs nucléaires »
  35. « Rapport sur la gestion durable des matières nucléaires »
  36. Loi no 2006-739 du 28 juin 2006 de programme relative à la gestion durable des matières et déchets radioactifs, article 3.
  37. « 32014L0087: Directive 2014/87/Euratom du Conseil du 8 juillet 2014 modifiant la directive 2009/71/Euratom établissant un cadre communautaire pour la sûreté nucléaire des installations nucléaires »
  38. « RHWG Report on Safety of new NPP designs »
  39. "Panorama des filières de réacteurs de quatrième génération (GEN IV) - Appréciations en matière de sûreté et de radioprotection", accessible sur http://www.irsn.fr
  40. « Les réacteurs à neutrons rapides de 4e génération à caloporteur sodium - le démonstrateur technologique Astrid », sur CEA,
  41. Connaissances des énergies, fiches pédagogiques sur Astrid (consulté le 13 février 2017)
  42. Document du CEA sur les RNR-Na (consulté le 13 février 2017)
  43. L’accord PS-Ecolos : le texte - original - complet, PS-EELV, 16 novembre 2011
  44. Réacteur Astrid : Mamère (EELV) s'insurge, s'interroge sur son vote de confiance, Le Parisien, 1er juillet 2012.
  45. Astrid, un si doux prénom pour un réacteur nucléaire , Huffington Post, le 5 juillet 2012
  46. http://www.latribune.fr/green-business/l-actualite/20120910trib000718733/corinne-lepage-sur-le-nucleaire-francois-hollande-va-devoir-faire-des-choix-d-investissements.html
  47. Ouverture du débat sur la transition énergétique, Le Point, 29 novembre 2012
  48. « 4ème génération Astrid, la filière nucléaire à haut risque et coût exorbitant », sur http://www.transition-energetique.org/, (consulté le 3 juin 2015).
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  50. http://www.sortirdunucleaire.org/Le-reacteur-Astrid-technologie
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