Des centrales nucléaires modernes

A l’instar de toute autre technique, le nucléaire civil fait l’objet d’un développement continu. Les spécialistes distinguent aujourd’hui quatre générations de centrales nucléaires. Les installations actuellement en service en Suisse font partie de la deuxième génération, qui a fait ses preuves dans le cadre d’une utilisation industrielle quotidienne. Une maintenance attentive et des modernisations constantes permettent de prolonger considérablement la durée de fonctionnement de ces installations d’une grande fiabilité. C’est notamment le cas en Suisse où les exploitants de centrales nucléaires investissent des sommes considérables dans leurs installations.

Depuis, des centrales nucléaires avancées de troisième génération ont été développées afin de remplacer progressivement les installations de deuxième génération. L’avenir de l’énergie nucléaire a donc d’ores et déjà commencé. On considère aujourd’hui que l’énergie nucléaire et les énergies renouvelables couvriront à l’avenir une part de plus en plus grande des besoins en énergie de la planète.

Le développement de réacteurs avancés d’une nouvelle troisième génération a réalisé, ces dernières décennies, un formidable bond en avant, dans le monde entier. Ces centrales nucléaires ont désormais atteint la maturité industrielle et constituent la base des installations qui seront construites au cours des années et décennies à venir. Les deux premières centrales nucléaires avancées ont été mises en service en 1996 et 1997 au Japon, et presque toutes les centrales nucléaires actuellement en construction ou en cours de planification dans le monde appartiennent à cette génération.

Le développement des systèmes de réacteurs de troisième génération a commencé au début des années 1990. Dans bien des cas, il s’agit d’une évolution des types de réacteurs de deuxième génération, des modèles d’une grande fiabilité. Cette stratégie permet aux constructeurs d’associer les progrès techniques généraux de ces dernières décennies aux expériences pratiques acquises au cours de plus de 12 000 années cumulées d’exploitation de réacteurs.

Les centrales nucléaires de troisième génération présentent les caractéristiques suivantes:

• une plus grande efficacité du fait d’un besoin moindre en uranium par kilowattheure produit
• une plus grande rentabilité grâce à des modes de construction robustes standardisés, ce qui réduit les délais d’autorisation, la durée nécessaire à la construction et le coût d’investissement
• une sécurité encore accrue, consécutive au développement continu de la technique.

Les constructeurs et les autorités exigent des centrales nucléaires de troisième génération que même en cas du pire accident imaginable – aussi improbable qu’il puisse être –, les conséquences restent limitées à l’installation à proprement parler. Dans ce type de situation également, il ne devra y avoir aucun rejet significatif de substances radioactives, de sorte que les risques pour la santé humaine et pour l’environnement demeurent minimes.

Les systèmes de sécurité dits passifs constituent une évolution innovante de cette dernière décennie. Ils reposent sur des lois de la nature telles que la gravité. Contrairement aux systèmes de sécurité actifs, les systèmes passifs ne nécessitent aucune pompe ni soupapes actionnées par un moteur, et fonctionnent sans apport d’énergie extérieure. En cas de dysfonctionnement grave dans la centrale, ils n’ont pas besoin de l’intervention de l’homme ou de la technique pour remplir leur fonction. Nombreux sont les systèmes de réacteurs de troisième génération à être dotés de tels systèmes de sécurité passifs.

Des constructeurs européens, d’Amérique du nord, d’Asie orientale et de Russie proposent des systèmes de réacteurs de troisième génération partout dans le monde.

La plupart des types de réacteurs de troisième génération sont des réacteurs à eau légère. Il s’agit de réacteurs, dûment éprouvés, qui utilisent de l’eau ordinaire (H₂O) à la fois comme fluide de refroidissement et modérateur de la fission nucléaire. Les réacteurs à eau légère comptent les réacteurs à eau sous pression et les réacteurs à eau bouillante.

Parmi les réacteurs à eau sous pression de troisième génération, on trouve notamment le réacteur AP1000 (Advanced Passive Plant, d’une puissance électrique d’env. 1100 mégawatts), de la société américaine Westinghouse, et parmi les réacteurs à eau bouillante, le ESBWR (Economic and Simplified Boiling Water Reactor, d’env. 1500 mégawatts) développé par General Electric, également aux États-Unis. L’Europe, elle, a produit le réacteur à eau sous pression franco-allemand EPR (1600 mégawatts) et le réacteur à eau bouillante SWR1000 (1250 mégawatts) d’Areva.

L’AP1000, l’ESBWR et le SWR1000 se caractérisent par des systèmes de sécurité passifs commandés par la gravité et la convection naturelle (transfert de chaleur de l’énergie thermique), fonctionnant sans apport d’énergie extérieure. En cas de dysfonctionnement grave, ces installations pourraient être laissées à elles-mêmes pendant trois jours, sans intervention des opérateurs, et ceci sans danger. En cas fusion du cœur, celui-ci pourrait être retenu dans la cuve du réacteur et la chaleur évacuée. Par ailleurs, la conception robuste de ces systèmes de réacteurs facilite leur construction et leur exploitation. Vous trouverez de plus amples informations au chapitre Sécurité.

Dans le cas hautement improbable d’une fusion du cœur d’un EPR, le cœur fondu serait collecté dans un réservoir d’étalement spécial aménagé à l’intérieur du bâtiment du réacteur, et la chaleur serait évacuée de façon contrôlée. Par ailleurs, l’installation est dotée de quatre systèmes de sécurité distincts et bien séparés (principe de la redondance). Enfin, une deuxième coque en béton protège le bâtiment du réacteur des impacts extérieurs, comme par exemple d’une éventuelle chute d’avion.

Des petits réacteurs innovants, pouvant être assemblés de façon modulaire en grandes unités de production, sont aussi en cours de développement. Le réacteur modulaire à lit de boulets (PBMR) a déjà atteint un stade avancé de son développement en vue d’une utilisation industrielle. Ce système consiste en un réacteur à haute température refroidi au gaz, capable d’atteindre des températures supérieures à 900° Celsius. Le PBMR est une nouvelle évolution à partir d’un réacteur à haute température testé en Allemagne. Un prototype d’une puissance d’environ 165 mégawatts devrait prochainement être construit en Afrique du sud. Le combustible nucléaire du PBMR est confiné dans des billes de graphique de la taille d’une boule de billard. Pour des raisons physiques, une fusion du cœur est exclue.