ASTRID (réacteur)

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Vue aérienne du site nucléaire de Marcoule.

ASTRID (Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration) est un projet français de prototype de réacteur rapide refroidi au sodium, porté par le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) [1] sur le site nucléaire de Marcoule[2]. Le projet ASTRID a pour objectif de relancer la filière des réacteurs à neutrons rapides au sodium, suite aux réacteurs expérimentaux Rapsodie, Phénix et Superphénix.

ASTRID serait un prototype d'une puissance intermédiaire de 600 mégawatts électriques, contre 250 MW électriques pour Phénix ou 1 240 MW électriques pour Superphénix. Celui-ci a pour but non seulement de produire de l'électricité mais aussi d'évaluer la capacité des réacteurs à neutrons rapides à éliminer les isotopes du plutonium.

Il a pour but de mettre au point une nouvelle "génération" de réacteurs nucléaires, les réacteurs nucléaires de quatrième génération, par opposition aux réacteurs dits de deuxième et troisième génération en exploitation ou en construction actuellement en France, essentiellement des réacteurs à eau sous pression. Cependant la technologie des réacteurs rapides refroidis au sodium, la décision politique de cet investissement et la rentabilité économique du projet font l'objet de controverses.

Historique[modifier | modifier le code]

En janvier 2006, le président Jacques Chirac a décidé de lancer la conception au sein du Commissariat à l'énergie atomique d'un prototype de réacteur de "quatrième génération" qui devrait entrer en service en 2020[3],[4].

Grand emprunt de 2010[modifier | modifier le code]

En décembre 2009, le président Nicolas Sarkozy a annoncé que la France va consacrer un milliard d'euros à la recherche sur le nucléaire dans le cadre du grand emprunt, notamment pour les réacteurs "de 4e génération"[5],[6].

En 2010, ASTRID a été retenu par la commission du grand emprunt de la France en 2010 et le gouvernement en tant qu'« investissement d'avenir »[7]. Il a reçu à ce titre une subvention de 651,6 millions d'euros, couvrant les seules « études de conception » [8].

Les partenariats industriels[modifier | modifier le code]

En juin 2012, le CEA a conclu 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[9]. 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[10], Alstom Power System, Comex Nucléaire (rachetée depuis par Onet), Rolls-Royce Power Engineering, Airbus Defence and Space et la filiale française de Jacobs Engineering (rachetée en juillet 2016 par le groupe NOX[11]). En 2012, le projet ASTRID implique environ 500 personnes, dont près de la moitié chez les partenaires industriels[12] qui contribuent techniquement et financièrement au projet.

En 2013, la société SEIV du groupe ALCEN a rejoint les industriels cités ci-dessus[13].

Partenariat avec le Japon[modifier | modifier le code]

Le 5 mai 2014, le Premier ministre japonais Shinzo Abe a signé un accord de coopération avec François Hollande qui prévoit l’implication du Japon dans le développement du projet français Astrid[14]. 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[15]. Le réseau Sortir du nucléaire dénonce un danger inacceptable lié aux risques sismiques, au plutonium et au sodium[16].

En octobre 2016, le gouvernement français veut partager avec le Japon le coût d'ASTRID estimé alors à 5 milliards d'euros[17].

Calendrier prévisionnel[modifier | modifier le code]

En 2010, le CEA, porteur du projet ASTRID, a défini les choix structurants et des options ouvertes, puis lancé un avant-projet sommaire qui devait se terminer en 2014. Le CEA prévoyait pour 2016 la mise en service de l’atelier de fabrication de cœurs.

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[12],[18].

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[19].

Au cours de l'année 2015, la sûreté du projet Astrid doit être examinée par l'IRSN[20].

Technologie[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Réacteur à neutrons rapides.
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 en termes d'amélioration la sureté, de diminution de la quantité et de la nocivité des déchets et de préservation des ressources. Les réacteurs à neutrons rapides, et 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.

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[21].

L'utilisation du sodium présente des inconvénients, en particulier au niveau 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.Toutefois, ces contraintes sont bien connues, ce qui permet de mettre en œuvre des parades efficaces. Ainsi, la technologie est  maîtrisée si bien que l’ensemble des réacteurs construits à ce jour sont parvenus à atteindre le niveau de sûreté requis par les autorités de sûreté nationales qui les ont certifiés. Aujourd’hui, l’expérience cumulée d’exploitation de réacteurs rapides au sodium atteint environ 400 réacteurs.an dans le monde.

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 par ultrasons utilisant des transducteurs (émetteurs-récepteurs acoustiques) électromagnétiques et piézoélectriques immergés en sodium[22].

Par ailleurs, le sodium est utilisé dans l'industrie actuellement. La société MSSA, aussi connue sous le nom de METAUX SPECIAUX et leader mondial dans son secteur, a une capacité de production installée en France de plus 27.000 tonnes par an. Des secteurs aussi variés que la chimie, la pharmacie, la métallurgie ou le textile utilisent cet élément simple. Une qualité de sodium très haute pureté a été développée spécifiquement par MSSA pour l’application nucléaire et notamment pour servir les unités de Monju au Japon, et Phenix et Superphenix en France.

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[23], pour répondre aux objectifs affichés par la loi qui demande la mise en exploitation d'un prototype d'installation avant la fin 2020[24]. 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[25] exprimées notamment par l'Association des Autorités de Sûreté Nucléaire des pays d'Europe de l'Ouest (WENRA en anglais)[26] 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[27].

Améliorations technologiques[modifier | modifier le code]

Le projet ASTRID intègre des solutions technologiques visant à améliorer la sûreté en comparaison avec les réacteurs précédents[28].

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[29]. L'objectif est de récupérer le corium, de l'étaler, de le refroidir et de confiner la radioactivité dans la cuve[30]

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 termes 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 »[31]

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[32].
  • 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[33],[34],[35].

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[36].

Selon le Réseau Sortir du Nucléaire, Astrid n'est qu’une version à peine modifiée de Superphénix[37] :

  • 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[37].
  • 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[37].
  • 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[38].

Selon le Groupement des scientifiques pour l'information sur l'énergie nucléaire (GSIEN), le CEA n'a pas prévu l’enceinte de confinement et sa capacité à résister aux agressions interne et externe[39].

Au sujet du coût[modifier | modifier le code]

La phase d'études du réacteur Astrid est dotée d’un budget d'environ 650 millions d’euros dans le cadre du grand emprunt pour les 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[40].

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 »[41].

Selon l'expert 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[42].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b ASTRID, le projet à réactions, juillet-août 2010 (CEA).
  2. Techniques de l'ingénieur - 10 mai 2011 : Astrid : futur réacteur nucléaire de 4e génération
  3. Réacteurs à neutrons rapides (RNR) sur La France nucléaire:matières et sites par Mary Bird Davis
  4. Nucléaire : Chirac annonce le lancement d'un réacteur de 4e génération, AFP du 5 janvier 2006
  5. Grand emprunt : un milliard d'euros pour le nucléaire "du futur", AFP - 14 décembre 2009
  6. Le volet Développement durable du Grand Emprunt fait polémique, Actu-environnement du 15 décembre 2009
  7. Portail de gouvernement français - Investissements d'avenir : énergie et économie circulaire.
  8. Et pendant ce temps, le nucléaire « 4G » avance , dans Le Figaro du 29 juin 2012
  9. 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
  10. L'Usine Nouvelle - 26 juin 2012 : Le CEA partenaire de Bouygues Construction pour Astrid
  11. « Nox reprend Jacobs France - Ingénierie », (consulté le 16 septembre 2016)
  12. a et b Un prototype de réacteur nucléaire de 4e génération d'ici 2020, Enerzine, 28 juin 2012
  13. CEA - Direction de l'énergie nucléaire - Rapport d'activité 2013
  14. Accord Franco-japonais : une coopération axée sur le projet nucléaire Astrid, 23 mai 2014, lenergiedavancer.com
  15. France-Japon, une amitié nucléaire - Ouest France, 6 mai 2014
  16. Journal de 8h de France Culture du 4 mai 2014
  17. http://mainichi.jp/english/articles/20161022/p2a/00m/0na/005000c
  18. Nucléaire : le sacrifice d'Astrid, L'Usine Nouvelle du 13 juillet 2012
  19. Le sodium, clé de voûte des réacteurs nucléaires du futur - Les Echos, 13/10/2014
  20. http://www.actu-environnement.com/ae/news/irsn-examen-options-surete-projet-reacteur-nucleaire-astrid-23189.php4
  21. « Fluides caloporteurs pour réacteurs à neutrons rapides – Rapport de l'Académie des sciences – Éditions EDP Sciences –mars 2014 »
  22. « ASTRID, un démonstrateur technologique pour la quatrième génération de réacteurs nucléaires »
  23. « Rapport sur la gestion durable des matières nucléaires »
  24. Loi no 2006-739 du 28 juin 2006 de programme relative à la gestion durable des matières et déchets radioactifs, article 3.
  25. « 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 »
  26. « RHWG Report on Safety of new NPP designs »
  27. "Panorama des filières de réacteurs de quatrième génération (GEN IV) - Appréciations en matière de sûreté et de radioprotection", accessible sur http://www.irsn.fr
  28. « Les réacteurs à neutrons rapides de 4e génération à caloporteur sodium - le démonstrateur technologique ASTRID », sur CEA,
  29. Connaissances des énergies, fiches pédagogiques sur Astrid (consulté le 13 février 2017)
  30. Document du CEA sur les RNR-Na (consulté le 13 février 2017)
  31. L’accord PS-Ecolos : le texte - original - complet, PS-EELV - 16 novembre 2011
  32. Réacteur Astrid : Mamère (EELV) s'insurge, s'interroge sur son vote de confiance, Le Parisien du 1er juillet 2012
  33. Astrid, un si doux prénom pour un réacteur nucléaire , Huffington Post, le 5 juillet 2012
  34. http://www.latribune.fr/green-business/l-actualite/20120910trib000718733/corinne-lepage-sur-le-nucleaire-francois-hollande-va-devoir-faire-des-choix-d-investissements.html
  35. Ouverture du débat sur la transition énergétique Le Point, 29 novembre 2012
  36. « 4ème génération Astrid, la filière nucléaire à haut risque et coût exorbitant », sur http://www.transition-energetique.org/, (consulté le 3 juin 2015)
  37. a, b et c 2012 - Le réacteur Astrid : miracle technologique ou dangereuse chimère ?, dossier du Réseau "Sortir du nucléaire" publié en juillet 2012
  38. http://www.sortirdunucleaire.org/Le-reacteur-Astrid-technologie
  39. « Gazette nucléaire N°275 », sur http://gazettenucleaire.org/, (consulté le 3 juin 2015)
  40. « Astrid, l'explosif projet de réacteur nucléaire de 4e génération », sur L'EXPRESS, (consulté le 6 décembre 2015)
  41. « Astrid, le nouveau réacteur français à 5 milliards d’euros », sur http://journaldelenergie.com, (consulté le 3 juin 2015)
  42. « Surgénérateur : le passé comme seul avenir ? », sur http://journaldelenergie.com, (consulté le 3 juin 2015)