Voilà de quoi sortir la recherche nucléaire de la déprime dans laquelle l’avait plongée l’arrêt du programme Astrid en 2019. L’État va investir 1 milliard d’euros pour faire « émerger en France dès 2030 des réacteurs nucléaires de petite taille, innovants, avec une meilleure gestion des déchets », a déclaré Emmanuel Macron, le 12 octobre, lors de la présentation du plan France 2030.
Cette somme viendra compléter le milliard d’euros investi en recherche et développement chaque année par la filière nucléaire, dont 761 millions de subventions publiques en 2020. Premier bénéficiaire, le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) dispose d’un budget annuel de 400 millions d’euros, incluant 250 millions fléchés vers le nucléaire, pour ses 2 200 chercheurs et ses 13 programmes de recherche dans l’énergie civile.
La ventilation détaillée de ce milliard d’euros n’a pas été dévoilée. Mais il est clair que l’on assistera à un changement de méthode et de priorités. L’heure n’est plus aux investissements massifs, tel celui de 5 milliards d’euros pour construire Astrid, un démonstrateur de réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium pour recycler les stocks d’uranium 238 et de plutonium issus du retraitement actuel des combustibles usés. Une technologie pas aboutie et peu compétitive alors que l’uranium reste abondant. « En dix ans de programme Astrid, on a imaginé les solutions, on a fait de la simulation numérique, mais on n’a pas pu réaliser les essais pour démontrer les améliorations de sûreté », reconnaît Jean-Claude Garnier, chef de programme au CEA, spécialiste des réacteurs de quatrième génération.
Accélérer la construction de SMR
La priorité est maintenant à la conception accélérée du petit réacteur modulaire (SMR) français Nuward, afin d’en construire une première tête de série en France, avec un premier béton coulé à l’horizon 2030, avant de pouvoir l’exporter. Un sacré défi industriel, même si les entreprises françaises du consortium qui le développe – EDF, le CEA, Naval Group et TechnicAtome – maîtrisent les principales briques technologiques nécessaires, notamment les réacteurs à eau pressurisée de troisième génération qui équipent les EPR.
Il n’y aura pas de prototype de SMR. On va aller directement vers une centrale de référence.
— Jean-Michel Ruggieri, responsable du programme SMR au CEA
« Il n’y aura pas de prototype, prévient Jean-Michel Ruggieri, le responsable du programme SMR au CEA. On va aller directement vers une centrale de référence. » Or le consortium n’est qu’au milieu de la phase d’avant-projet sommaire, « celle où l’on pose les options de sûreté », précise le spécialiste. Ensuite viendra la phase des études détaillées pour vérifier que les briques choisies sont bien industrialisables. C’est cette phase, au coût compris entre 450 et 600 millions d’euros, que pourrait financer en partie le plan France 2030.
L’autre priorité est l’émergence de nouveaux concepts de réacteurs, visant à diversifier les usages du nucléaire pour remplacer les énergies fossiles ou réduire les déchets. « Devant l’urgence climatique, il faut aller encore plus vite avec des formats de type start-up, favoriser et stimuler la R & D sur des concepts de la quatrième génération comme les réacteurs à neutrons rapides [RNR] refroidis au sodium, les réacteurs à gaz haute température et les RNR à sels fondus », avance Stéphane Sarrade, le directeur des programmes énergie du CEA. Des technologies modélisées sur le papier, que les évolutions techniques peuvent désormais faire advenir. « Ce qui est nouveau, c’est d’imaginer des concepts plus petits proposant un mix énergétique alliant production d’électricité, flexibilité, production et stockage thermique et production d’hydrogène sur des sites industriels. »
Travail sur les réacteurs à sels fondus
La France ne part pas de rien. L’arrêt d’Astrid a donné un nouveau souffle aux recherches autour du multirecyclage du plutonium dans les réacteurs à eau pressurisée. Et au sein de l’institut de recherche publique dédié à l’atome, 150 personnes travaillent toujours sur des concepts de quatrième génération. Si les « RNR à refroidissement sodium restent la composante majoritaire de notre programme, nous travaillons aussi sur les réacteurs à sels fondus », précise Jean-Claude Garnier. Deux concepts orientés eux aussi vers la fermeture du cycle du combustible, la spécialité française. Le premier permet de brûler l’uranium et le plutonium, le deuxième de dissoudre les combustibles directement dans le fluide caloporteur pour se débarrasser des déchets les plus sales, les actinides mineurs, tout en améliorant la sécurité.
Reste que le CEA ne pourra pas concurrencer seul l’avancée des Chinois, des Russes et des Américains dans la quatrième génération. Des soutiens publics massifs permettent de multiplier les projets, sous forme de start-up (Terrapower, Terrestrial Energy, Kairos Power…) aux États-Unis, voire de premiers prototypes en Chine. De quoi développer des concepts comme les réacteurs au thorium ou l’architecture à gaz, dont la haute température pourrait faciliter la décarbonation de l’industrie. Des sujets jugés moins pressants en France, mais dont de jeunes pousses pourraient un jour s’emparer, estime le CEA. Car pour l’instant, aucune start-up française du nucléaire n’a officiellement émergé, pas même au CEA, qui en essaime pourtant plusieurs par an. Nous verrons si le nouvel élan donné au nucléaire français suffit à changer la donne.
Aurélie Barbaux et Nathan Mann
La fusion bousculée par des start-up
Iter vu du ciel. © EJF Riche / Iter Organization
Trop lointaine, la fusion électronucléaire est absente du plan France 2030. Côté R & D pourtant, le monde est en effervescence. À Cadarache (Bouches-du-Rhône), la construction du démonstrateur international Iter progresse. Porté par 32 pays (les membres de l’Union européenne, la Chine, l’Inde, le Japon, la Corée du Sud et les États-Unis) pour un budget de 20 milliards d’euros, il vise à produire un premier plasma générateur net d’énergie en 2035. Il faudra pour cela une chambre de confinement du plasma – dite tokamak – de 1 800 mètres cubes, assemblée au quart de millimètre près. Un défi d’ingénierie, pour lequel « il faut être patient », a expliqué Bernard Bigot, le directeur général d’Iter, à l’Assemblée nationale fin octobre.
Une vingtaine de start-up et de PME dans la course
Selon le calendrier, il faudra attendre les années 2050 pour qu’un pilote industriel, Demo, succède à Iter et prouve la production d’électricité par fusion. Certains veulent accélérer la feuille de route. Au-delà des programmes publics chinois et coréen, une vingtaine de start-up et de PME sont dans la course. L’américain Commonwealth Fusion et le canadien General Fusion veulent comprimer les réacteurs, via des aimants surpuissants ou des pistons. D’autres, comme le californien TAE Technologies, visent à changer la composition du plasma.
Même la France, qui a longtemps parié uniquement sur Iter, compte depuis 2021 le grenoblois Renaissance Fusion, qui veut combiner fabrication innovante et aimants supraconducteurs à haute température pour construire un stellarator (une enceinte de confinement plus complexe que le tokamak) producteur d’électricité à échelle industrielle d’ici à dix ans ! Un agenda proche de celui des autres pépites du secteur, mais jugé très ambitieux. Résistance des matériaux, stabilité du plasma, production de tritium en quantité suffisante au sein du réacteur... « Nombre de problèmes fondamentaux de la fusion n’ont pas été résolus », rappelle le physicien Greg De Temmerman, directeur du think tank Zenon Research. Reste à savoir si les nouveaux venus pourront les surmonter.
Nathan Mann
