L’avenir de l’énergie nucléaire est façonné par les progrès technologiques et les diverses politiques énergétiques qui varient selon les pays. Alors que le monde subit les effets du changement climatique et recherche des sources d’énergie durables, les innovations et les décisions politiques nucléaires joueront un rôle important dans la détermination de la viabilité et de l’acceptation de l’énergie nucléaire dans les décennies à venir.
Nous verrons ensuite quelles innovations technologiques l’avenir nous réserve et quelle vision de l’avenir ont les pays les plus importants en matière d’énergie nucléaire pour les décennies à venir.
Innovations technologiques
Réacteurs de quatrième génération
Les réacteurs de quatrième génération sont conçus pour être plus sûrs, plus efficaces et plus durables que les modèles actuels.
Ces réacteurs intègrent diverses technologies innovantes :
Ils utilisent un mélange de sels fondus comme liquide de refroidissement et carburant , ce qui leur permet de fonctionner à des températures plus élevées et à des pressions plus basses. Ces réacteurs ont un rendement thermique plus élevé et peuvent réduire considérablement la production de déchets radioactifs.
Au lieu de neutrons thermiques, ils utilisent des neutrons rapides pour entretenir la réaction en chaîne, permettant ainsi une utilisation plus efficace du carburant et réduisant la quantité de déchets à long terme. Ces réacteurs peuvent également recycler le combustible nucléaire usé, permettant ainsi une meilleure utilisation des ressources disponibles.
En tant que réfrigérant, ils fonctionnent avec de l'hélium gazeux , ce qui leur permet de fonctionner à des températures très élevées et d'améliorer l'efficacité de la conversion de la chaleur en électricité.
L’une des caractéristiques de ces réacteurs est qu’ils peuvent fournir, en plus de l’électricité, une chaleur de haute qualité pour les processus industriels.
La fusion nucléaire
La fusion nucléaire est une technologie prometteuse qui pourrait révolutionner la production d’énergie.
Contrairement à la fission, qui sépare les atomes lourds, la fusion combine des noyaux légers, comme le deutérium et le tritium, pour former de l'hélium et libérer de grandes quantités d'énergie. Les avantages de la fusion comprennent :
- Abondance de combustible : les combustibles pour la fusion, comme le deutérium, peuvent être extraits de l’eau de mer, et le tritium peut être produit à partir du lithium, garantissant ainsi une source de combustible pratiquement illimitée.
- Déchets faiblement radioactifs : la fusion produit beaucoup moins de déchets radioactifs que la fission et les matériaux générés ont une demi-vie plus courte.
- Sécurité : La réaction de fusion ne peut pas entraîner une réaction en chaîne incontrôlée, ce qui réduit considérablement le risque d'accidents catastrophiques.
Cependant, la fusion a encore des difficultés techniques à résoudre, comme le maintien des conditions extrêmes nécessaires au maintien de la réaction, et ne devrait pas être commercialement viable avant la seconde moitié du siècle.
Projets scientifiques
Il existe actuellement plusieurs projets scientifiques notables qui cherchent à faire de cette technologie une réalité. Regardons les plus significatifs :
- L' ITER ( International Thermonuclear Experimental Reactor ), situé en France, est le plus grand projet de fusion nucléaire au monde. Son objectif est de démontrer la viabilité de la fusion en tant que source d'énergie, en recréant les conditions du soleil pour générer de l'énergie propre.
- JET ( Joint European Torus ) au Royaume-Uni a été un pionnier dans la recherche sur la fusion et a atteint des records dans la production d'énergie de fusion, fournissant ainsi des données précieuses pour ITER .
- Aux États-Unis, la National Ignition Facility (NIF) utilise des lasers à haute énergie pour tenter de réaliser l’allumage par fusion, une étape dans laquelle la réaction de fusion produit plus d’énergie qu’elle n’en consomme.
- Un autre projet prometteur est SPARC , une collaboration entre le MIT et Commonwealth Fusion Systems, qui vise à être le premier dispositif de fusion à produire plus d'énergie qu'il n'en consomme, en utilisant une technologie supraconductrice à haute température pour créer des champs magnétiques plus puissants et plus efficaces.
- En Allemagne, le réacteur stellaire Wendelstein 7-X explore des configurations magnétiques avancées pour contenir le plasma de fusion de manière plus stable.
- La Chine réalise également des progrès significatifs avec son EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), qui a réussi à maintenir le plasma de fusion à des températures records.
Petits réacteurs modulaires (SMR)
Les petits réacteurs modulaires (SMR) sont des réacteurs nucléaires de taille et de capacité inférieures à celles des centrales nucléaires traditionnelles. Conçus pour être fabriqués en modules et assemblés sur site, ils offrent des avantages tels que des coûts réduits, des délais de construction plus courts et une plus grande flexibilité dans leur déploiement.
Les SMR intègrent des fonctionnalités avancées de sécurité passive, qui ne dépendent pas d'une intervention humaine ou de systèmes actifs, ce qui améliore leur sécurité de fonctionnement.
Ces réacteurs modulaires peuvent être utilisés dans diverses applications, notamment la production d'électricité dans des zones reculées, l'alimentation d'installations industrielles et l'intégration à des réseaux électriques plus petits.
Certains des principaux avantages offerts par ces systèmes modulaires sont les suivants :
- Coût et temps de construction réduits : en raison de leur taille réduite et de leur conception modulaire, les SMR peuvent être fabriqués en usine et assemblés sur site, réduisant ainsi les coûts et le temps de construction par rapport aux centrales nucléaires traditionnelles.
- Sécurité améliorée : les conceptions SMR intègrent des fonctionnalités de sécurité avancées, telles que des systèmes de refroidissement passifs, qui ne dépendent pas d'une intervention humaine ou de systèmes mécaniques actifs pour maintenir la sécurité.
- Polyvalence : les SMR peuvent être utilisés dans diverses applications, notamment la production d'électricité dans des zones reculées, l'alimentation d'installations industrielles et l'intégration à des réseaux électriques plus petits.
Si vous êtes curieux d'en savoir plus sur les SMR , vous pouvez consulter cet article de l'AIEA.
Politiques énergétiques dans différents pays
Voyons maintenant quelles sont les perspectives d'avenir des principaux pays producteurs d'énergie nucléaire.
États Unis
Aux États-Unis, l’énergie nucléaire reste une part importante du mix énergétique.
Le gouvernement a manifesté son intérêt à soutenir le développement de technologies nucléaires avancées, telles que les SMR et les réacteurs de quatrième génération. Ces politiques comprennent le financement de la recherche et du développement, ainsi que la simplification des processus réglementaires pour accélérer la mise en œuvre de nouvelles technologies nucléaires.
Union européenne
La politique énergétique de l'Union européenne varie selon les États membres.
Des pays comme la France, qui tire environ 70 % de son électricité de l’énergie nucléaire, continuent d’investir dans la modernisation de leur infrastructure nucléaire. En revanche, des pays comme l’Allemagne et l’Espagne ont décidé d’abandonner progressivement l’énergie nucléaire et de se concentrer sur les sources renouvelables.
Au niveau communautaire, l'UE soutient la recherche sur les technologies avancées et la gestion sûre des déchets nucléaires. Récemment, le Parlement européen a inclus l'énergie nucléaire dans la classification des énergies vertes .
Chine
La Chine développe rapidement sa capacité nucléaire dans le cadre de sa stratégie visant à réduire sa dépendance au charbon et ses émissions de carbone.
Le pays investit dans des réacteurs de troisième génération, tels que les réacteurs à eau sous pression (REP), et mène le développement de réacteurs de quatrième génération, notamment des réacteurs rapides et des réacteurs à sels fondus.
Japon
Après la catastrophe de Fukushima en 2011, le Japon a revu sa politique nucléaire, fermant temporairement toutes ses centrales nucléaires et durcissant les normes de sécurité.
Cependant, ces dernières années, le Japon a redémarré certaines de ses centrales nucléaires les plus sûres et explore des technologies avancées pour améliorer la sécurité et l'efficacité.
Russie
La Russie continue d’être un acteur majeur dans le secteur nucléaire, exploitant non seulement de nombreuses centrales nucléaires dans son pays, mais exportant également sa technologie nucléaire vers d’autres pays. En outre, la Fédération de Russie développe des réacteurs rapides et des SMR et participe activement à la recherche sur la fusion nucléaire.