Le MSR a-t-il déjà fait ses preuves ?

Oui. L’ORNL (Oak Ridge National Laboratory) a développé aux Etats-Unis dans les années 60 le MSRE (Molten Salt Reactor Experiment). Ce réacteur de démonstration d’une puissance de 7,4 MWth a fonctionné avec succès de 1965 à 1969.

MSRE

Ces recherches ont été documentées avec précision et sont aujourd’hui entièrement à la disposition de la communauté scientifique qui travaille sur le sujet (dont le CNRS de Grenoble). Il reste cependant à développer un prototype de puissance industrielle pour démontrer complètement la pertinence de la technologie.

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Pourquoi le MSR n’a t-il pas encore été développé ?

Dans les années 60, l’amiral Rickover a décidé de promouvoir le développement aux Etats- Unis des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP), utilisés par la marine américaine pour leurs sous-marins. Mais l’inventeur du REP Alvin Weinberg a prédit que cette technologie, à grande échelle, souffrirait de problèmes de sécurité. Il a donc proposé le déploiement alternatif de réacteurs à sels fondus, intrinsèquement plus sûrs et économiques. Néanmoins à l’époque, la sécurité des centrales nucléaires n’était pas encore un enjeu de société (les catastrophes de Tchernobyl et Fukushima ne s’étant pas encore produites). Et, pour des raisons de politiques intérieures et de conflit avec les priorités militaires (dans le contexte de la guerre froide), Weinberg fut démis de son poste de directeur de laboratoire national. Le programme de recherche sur les MSR a alors été annulé et son budget ré-alloué au développement des réacteurs à neutrons rapides (RNR) caloporté sodium. Pour citer Weinberg : « Notre problème n’est pas que notre idée soit mauvaise, elle est plutôt différente de la ligne principale, avec un air trop chimique pour être pleinement appréciée par les non-chimistes. » En France, un programme de recherche conjoint CEA / EDF sur les MSR, démarré en 1973, a été annulé en 1983, également au profit de la technologie RNR-Sodium. Le développement actuel dans le monde du MSR, obéit à une volonté de mieux répondre aux attentes de la population civile (une technologie sûre, peu coûteuse) alors que les énergies fossiles sont condamnées à disparaitre.

Pourquoi le MSR sera significativement moins coûteux que les autres technologies de réacteurs nucléaires ?

Les avantages fondamentaux d’un MSR ont leur origine dans l’utilisation d’un combustible liquide. Le coût d’un système d’énergie nucléaire est essentiellement une fonction de son profil intrinsèque de sûreté. Plus l’arbre de défaillances est grand, plus il est nécessaire d’ajouter des systèmes complexes pour gérer les dangers. Le paradigme actuel dans le nucléaire est d’accepter ces dangers et travailler pour réduire les risques (la probabilité d’un incident), ce qui fait augmenter le coût. Un MSR élimine certains dangers à la source, permettant un élagage de l’arbre de défaillances, une simplification de la conception, et une réduction du coût. Tout ceci fait que le MSR est beaucoup plus compacte que les réacteurs nucléaires actuels, avec des coûts en matériaux et construction bien moindres. D’autres avantages existent dans la meilleure consommation du combustible et une température d’exploitation élevée.

 

Pourquoi peut-on développer le MSR en 10 ans?

Il y deux écoles dans le développement de réacteurs à sels fondus: académique et entrepreneuriale. L’approche académique tend à rechercher la solution qui offre à long terme le plus de valeur, indépendamment du temps de développement et du coût. L’approche entrepreneuriale, représentée par des sociétés privées comme Terrestrial Energy, recherche elle le meilleur compromis disponible aujourd’hui entre valeur, coût et temps. Pour développer rapidement une technologie pouvant contribuer largement à la lutte contre le réchauffement climatique, il est nécessaire de faire des compromis par rapport à une conception idéale sans faire de concession à la sûreté. Avec une véritable mobilisation de l’Etat Français et en adoptant une stratégie entrepreneuriale focalisée sur les besoins actuels (lutte contre le réchauffement climatique, besoin d’une source d’énergie sûre, compétitive et complémentaire des énergies renouvelables), 10 ans sont suffisants pour le développement des premiers réacteurs MSRs. Nous pourrons dans le même temps continuer à investir dans la recherche pour développer à long terme des réacteurs à sels fondus encore plus performant.

Pourquoi le MSR est complémentaire des énergies renouvelables ?

D’une part, la réduction des coûts de construction permet d’envisager de ne pas utiliser les MSR qu’en base. D’autre part, l’état liquide du combustible permet une évacuation très rapide de la chaleur produite vers le système de conversion (production d’électricité). Cette propriété, alliée à une très grande stabilité de fonctionnement, permet de faire varier très rapidement et sur une grande gamme la puissance produite sans conséquences notables sur le réacteur. On peut donc envisager d’utiliser les MSR pour pallier les baisses de puissance des éoliennes ou du photovoltaïque et donc d’assurer l’équilibre du réseau, de manière encore plus souple et massive d’actuellement, permettant donc une augmentation parallèle de la part des énergies renouvelables sur le territoire sans ajout d’énergie carbonée en support. En sens inverse, chaque fois qu’il y a du vent ou du soleil, il est possible de baisser la production des MSR ce qui réduit la production de produits de fission.

Existe-t-il différents types de conception de MSR et quels sont les projets de MSR actuellement existant dans le monde ?

On observe depuis le début de cette décennie un foisonnement de projets et de créations d’entreprises dans la famille des réacteurs à sels fondus (par ordre alphabétique):

D’autres sociétés et d’autres pays ont aussi des projets en cours de développement.

Voir aussi notre page « Projets dans le monde »

Pourquoi le MSR élimine-t-il le risque de contamination radiologique pour les populations ?

  • Les produits de la réaction de fission les plus dangereux pour les humains sont confinés chimiquement par le mélange de sels, à l’état liquide. Dans les réacteurs actuels certains de ces produits existent à l’état gazeux.
  • Le MSR fonctionne à pression atmosphérique, contrairement aux réacteurs à eau pressurisé (REP) actuellement opérationnels. Ceci diminue fortement les risques de propulsion de matières radioactives dans l’environnement.
  • Il n’y a pas de risque de montée en pression lors d’un accident (pas de transition de phase liquide/gaz, pas de production de gaz comme l’hydrogène dans un REP).
  • Le MSR est un système homéostatique, auto-stabilisant : quand la température augmente, le liquide se dilate, le nombre de réactions diminue. Quand la température baisse, le liquide se contracte, le nombre de réactions augmente.
  • Avec un combustible liquide, le MSR profite du phénomène de la convection pour l’évacuation de la chaleur résiduelle après l’arrêt du réacteur. Plusieurs solutions existent pour la gestion passive et intrinsèquement sûre de cette puissance.
  • Même dans le pire des cas, en cas de fuite du liquide radioactif de la cuve, les sels figeront rapidement et localement en contenant les éléments radioactifs du combustible grâce à leur forte stabilité chimique, sans risque pour la population

Pourquoi les déchets radioactifs du MSR sont considérés « gérables » ?

Dans un réacteur nucléaire, des noyaux d’atomes lourds sont impactés par des neutrons. Pour chaque impact, deux résultats – deux types de déchets – sont possibles :

  • Le noyau absorbe le neutron et devient un “actinide mineur” plus lourd (certains ont des durées de vie de dizaines de milliers d’années)
  • Le noyau fissionne en deux petits atomes appelés “produits de fission” (dont la radioactivité a pratiquement disparue après quelques siècles).

Il est possible de réinjecter les actinides mineurs dans un réacteur pour les “brûler”, mais ceci n’est pas praticable quand il faut fabriquer un combustible solide. Un combustible liquide permet de réinjecter et brûler les actinides et sortir du système uniquement les “vrais” déchets du nucléaire, les produits de fission. L’isolation géologique de ces produits de fission pendant quelques siècles est largement maîtrisable d’un point de vue technique et sociétal.

Pourquoi parle-t-on souvent de réacteurs à thorium ?

Nos réacteurs actuels utilisent un combustible d’uranium enrichi, avec le cycle uranium- plutonium. Une autre possibilité existe – le cycle thorium-uranium. Ce cycle est particulièrement bien adapté et attractif d’un point de vue théorique dans la technologie des réacteurs à sels fondus. Mais un certain nombre de défis techniques demeurent qui nécessitent plus de recherche, et il serait nécessaire de développer une filière spécifique de gestion du combustible en amont et en aval des réacteurs. Cependant, dans la famille des réacteurs à sels fondus il existe des variantes pouvant utiliser le cycle uranium-plutonium actuel, ou pouvant incinérer les transuraniens comme le plutonium et les actinides mineurs considérés actuellement comme des déchets, et qui permettrait une commercialisation plus rapide de la technologie.

Qu’est ce qui fait du MSR une technologie nucléaire de rupture vis-à-vis des autres conceptions de réacteur ?

  • Un changement de paradigme – l’élimination des dangers au lieu de la réduction des risques. Par exemple l’élimination des sur-accidents (changement de phase, production de gaz, explosion, etc…) ce qui a pour conséquence l’élimination du risque de contamination radiologique du public
  • La réduction importante du problème des déchets radioactifs (durée de vie, quantité) les rendant gérables à échelle humaine
  • Le faible coût de la technologie du fait d’une conception simplifiée
  • La simplification du processus d’obtention de licence d’exploitation
  • La possibilité de réduire les délais de construction du fait d’une architecture modulaire et simplifiée
  • La possibilité de mettre en place de petits réacteurs disposés stratégiquement près des centres industriels ou des zones d’habitation pour une meilleure efficacité énergétique
  • Ces petits réacteurs peuvent aussi être implantés en grand nombre sur un seul site pour un usage plus souple (montée en puissance du site, maintenance par module, pays en cours de mise en place d’un parc nucléaire et du réseau électrique associé, etc…)
  • L’efficacité énergétique supérieure de la technologie (energy return / energy invested) comparée à toutes les technologies existantes (nucléaire actuel, renouvelables ou fossile)
  • La température d’exploitation élevée qui ouvre d’autres marchés que l’électricité : chaleur industrielle, production d’hydrogène, chauffage urbaine, dessalement de l’eau de mer, production de carburants de synthèse …
  • La possibilité d’implanter ces centrales dans des pays sans le savoir-faire nucléaire (ex : pays en développement) mais ayant des besoins en énergie important. La sûreté inhérente et le plus faible coût le permettant.
  • La possibilité de faire varier très rapidement la puissance du réacteur sur une large gamme ce qui permet de suivre efficacement l’intermittence des énergies renouvelables (complémentarité des deux types d’énergie).