SUPERSTAR, la réponse américaine au défi du nucléaire ?

Alors que l’Europe débat de la question du nucléaire sur fond de campagne présidentielle française, MyScienceWork a rencontré un des scientifiques américains qui travaille au développement de réacteurs offrant une alternative durable. D’après Anton Moisseytsev, ingénieur à Argonne National Laboratory, un centre de recherche du département de l’énergie aux États-Unis près de Chicago, les réacteurs SUPERTAR sont une solution pour plusieurs problèmes liés au nucléaire tels que la gestion des déchets, la sécurité et le coût.

Alors que l’Europe débat de la question du nucléaire sur fond de campagne présidentielle française, MyScienceWork a rencontré un des scientifiques américains qui travaille au développement de réacteurs offrant une alternative durable. D’après Anton Moisseytsev, ingénieur à Argonne National Laboratory, un centre de recherche du département de l’énergie aux États-Unis près de Chicago, les réacteurs SUPERTAR sont une solution pour plusieurs problèmes liés au nucléaire tels que la gestion des déchets, la sécurité et le coût.

 

 

 
Centrale nucléaire
Centrales nucléaires de grande taille - source : Swobodin / Flickr

MSW : Quelle est l’histoire du projet SUPERSTAR ?

Anton Moisseytsev : Le tout premier réacteur nucléaire fournissant de l’électricité fut construit au Argonne National Laboratory en 1951. Son système de refroidissement utilisait du métal liquide (sodium). Le refroidissement du cœur est l’un des éléments majeurs de la sécurité d’un réacteur. Les centrales actuelles, par exemple les European Pressurized (water) Reactor ou EPR, utilisent généralement de l’eau, un fluide caloporteur moins cher et plus simple à manipuler. Dans les années 70, de petits réacteurs refroidis grâce à des métaux liquides (du sodium ou plomb-bismuth) étaient utilisés pour la propulsion de sous-marins nucléaires en URSS. À la fin des années 1990, les russes ont levé le secret sur la technologie de ces réacteurs.

À Argonne, nous travaillons depuis une dizaine d’années sur des systèmes de refroidissement avec du plomb liquide. Le projet SUPERSTAR, quant à lui, a démarré il y a environ deux ans.

 

MSW : En quoi le nouveau concept est-il différent de celui des autres réacteurs ?

A. M. : Les objectifs du gouvernement américain en terme d’énergie nucléaire sont le développement de nouveaux concepts améliorant les capacités dans trois domaines : la sécurité, les déchets et le coût. Les réacteurs SUPERSTAR sont, en ce sens, une bonne alternative aux réacteurs actuels.

Les nouvelles centrales devront avant tout être plus sûres. Nous sommes revenus à un système de refroidissement au plomb liquide. Le métal circule dans un circuit de refroidissement fermé. Cela signifie moins de fuites en cas d’accident et supprime le problème du réchauffement des eaux usées. L’écoulement du fluide caloporteur s’effectue sans pompe. Nous mettons à profit le mouvement naturel des masses chaudes (montantes) et des masses froides (descendantes).*

Le système de refroidissement ne nécessite aucune maintenance pendant toute la durée de son fonctionnement. De plus, ce sont des réacteurs à neutrons rapides.  Cette technologie ne nécessite plus la présence d’un fluide modérateur, tel que l’eau, pour ralentir les neutrons. Plus important encore, dans les réacteurs à neutrons rapides 95% du combustible est utilisé contre seulement 3% dans les réacteurs classiques. Une fois la réaction en chaîne lancée, il n’est plus nécessaire de fournir de combustible pendant toute la vie du réacteur, soit environ 30 ans. Cela améliore la sécurité et limite la quantité de déchets nucléaires et donc les problèmes liés à leur stockage.

Comme tous les réacteurs de nouvelle génération, les réacteurs SUPERSTAR ont un système de sécurité « passif ». En cas d’accident, notamment de coupure de courant comme lors de l’accident de Fukushima Daiichi, un ensemble de tiges suspendues tomberait sans intervention humaine ni électricité autour du cœur du réacteur où a lieu la réaction. Cet ensemble contient des matériaux absorbant les neutrons. Il permet ainsi de stopper la réaction en chaîne. De plus, le cycle de refroidissement continuerait à fonctionner selon son cycle naturel même lors de coupures de courant.

Ces réacteurs seront petits et leur coût sera faible comparé à ceux actuellement en utilisation. Nous avons fait en sorte que les différents composants puissent être fabriqués en usine puis transportés facilement et assemblés en un temps relativement court.

 

MSW : Qui seront les acheteurs potentiels de ces réacteurs ?

A. M. : Aux États-Unis, l’énergie nucléaire fournit près de 20% de l’électricité. Ces réacteurs pourraient être utilisés mais nous n’en avons pas vraiment la nécessité.

Par contre, ces réacteurs sont particulièrement adaptés aux pays en voie de développement.  Moins couteux, leur entretien demande une moins grande technicité. Ils sont bien adaptés à des lieux où le besoin en énergie est moins élevé que dans nos sociétés. Ils peuvent aussi fournir en électricité des lieux isolés comme certaines mines en Alaska.

 

MSW : Pourquoi travailler sur des réacteurs nucléaires alors qu’aujourd’hui dans le monde leur utilisation est fortement remise en cause ?

A. M. : Notre travail à Argonne est de développer des concepts. Nous ne construisons pas de réacteurs. De plus, nos réacteurs peuvent être très utiles à des pays dont les besoins en énergie augmentent mais qui sont pour l’instant dans l’incapacité de développer leur propre source d’énergie.

En Europe, depuis 2005 des prototypes basés sur des concepts similaires sont en cours de développement. Le prototype ELSY (European Lead-cooled System) a pour objectif de démontrer la compétitivité et le haut niveau de sécurité des réacteurs à neutrons rapides.

En France, dans les années 70, les projets PHENIX et SUPERPHENIX étaient déjà des prototypes de réacteurs nucléaires à neutrons rapides et à caloporteur sodium. Abandonnés suite à des pressions politiques, ils ont un successeur […le projet ASTRID retenu dans le cadre du grand emprunt].

Tous ces projets visent à améliorer la sécurité des réacteurs et à réduire la pollution, leur coût et la quantité de déchets. D’autres concepts alternatifs sont en étude : refroidissement au sodium, à l’aide de gaz compressé etc. Nous ne savons pas si l’un de ces concepts sera un jour utilisé. Cela n’est pas de notre ressort.

 

 

En France, la question « doit-on sortir ou non du nucléaire ? » est généralement bilatérale, certains sont « pour » d’autres « contre ». Une décision si complexe doit être prise avec sagesse et en ayant toutes les cartes en main. Il serait opportun dans ce débat que soit prise en compte l’existence de solutions alternatives pour une « utilisation raisonnable » du nucléaire.

Et vous, quel est votre avis sur la question ?

 

* Système qui n’est pas suffisamment efficace dans des systèmes utilisant l’eau. Pour en savoir plus : Les USA s'intéressent aux petits réacteurs nucléaires civils, Enerzine, http://www.enerzine.com/2/13161+les-usa-sinteressent-aux-petits-reacteurs-nucleaires-civils+.html Small modular reactor design could be a 'SUPERSTAR' http://www.anl.gov/Media_Center/News/2012/news120209.html Highlights on SUPERSTAR modular reactors http://www.ne.anl.gov/About/headlines/20120209.shtml Alternative Cycles for Power Converters  http://www.ne.anl.gov/workshops/NUSym11/pdfs/AlternativeCycles.pdf History and status of fast breeder reactor programs worldwide, http://www.fissilematerials.org/blog/2010/02/history_and_status_of_fas.html