Réacteurs de Génération 4 et de type EPR L’énergie nucléaire Une contribution significative à la production d’énergie en 2050 à l’échelle mondiale Réacteurs de Génération 4 et de type EPR JM Loiseaux Professeur UJF Grenoble et Chercheur CNRS Equipes CNRS en physique des réacteurs Grenoble- Orsay

Contexte énergétique mondial Quel paysage en 2050 si l’on souhaite limiter l’utilisation des fossiles ? Source Consommation totale en 2000 (GTeP) Scénario x 2 en 2050 (GTeP) Fossile (gaz, pétrole, charbon) 7.5  hypothèse  7.5 Biomasse Traditionnelle 1.2 Hydraulique 0.7 1.4 Nucléaire 0.6 Nouveaux renouvelables (solaire, éolien, biomasse) 0.02 Total 10.2 20.4 Rejets CO2 (GTC) 6 < 6 Manque X 10.2Gtep Y Nucl 5.1Gtep ? Nx Ren 5.1Gtep? Sequestration CO2 N =NR = 5.1 Gtep = 25%  nucléaire multiplié par  8  renouvelable multiplié par  250

Voyons comment ? La pénurie énergétique va se manifester avant 2050 Probablement dès 2020- 2030, c’est donc demain Il est urgent de se préparer à y faire face Le Nucléaire peut-il contribuer à la production d’énergie à hauteur de 25% dès 2050 et durablement ? Voyons comment ?

Production durable d’EN Réacteurs Génération4 Ceux-ci régénèrent leur matière fissile Filière Uranium-Pu: RNR à neutrons rapides 1,3 [Pu239 + n]  1 fission + 3 n  0,3 Pu240 Régénération 1,3 [n+U238]  1,3 Pu239 Fission suivante 1,3[n+ Pu239] 1fission+0,3 Pu240 Reste 0,4 n (réactions parasites+ fuites+ surgénération) Filière Thorium-U(233) :RSF neut. épithermiques 1,1 [U233 + n]  1 fission + 2,5 n  0,1 U234 Régénération 1,1[n + Th232 ]  1,1 U233 Fission suivante 1,1[n + U233 ]  1 fission+0,3 U234 Reste 0,3 n (réactions parasites + surgénération) Durable Tout se se passe comme si on fissionnait 238U ou 232Th en utilisant 2,6 ou 2,2 neutron Déploiement à partir de 2025-2030 R&D nécessaire Et il faut disposer de la matière fissile initiale

Filière Thorium- U233 (2t/Gwel) Sel Fondu Fluorure Li, Th, U Filière Uranium-Pu (12t/ Gwel) Combustible solide , caloporteur gaz ou métal liquide Combustible liquide et caloporteur Retraitement partiellement en ligne Retraitement différé ts les 5 ans

Gain de radiotoxicité: entre 500 et 1000 après 500 ans Les réacteurs GEN4 recyclent tous leurs noyaux lourds Comparaison des radiotoxicités des déchets REP-EPR et GEN 4 Déchets ultimes: Produits de fission + pertes au retraitement Gen4 Hors Produits de fission Gain de radiotoxicité: entre 500 et 1000 après 500 ans

Déploiement Déploiement Parc : Type EPR + Uranium-Pu RNR + Thorium RSF Déploiement Parc : Type -EPR + Uranium-Pu Réact. Neutr Rapides Demande Energie Nuc Parc REP actuel A partir de 2025 les RNR U-Pu répondent à la demande en priorité s’il y a assez de Pu disponible (Le Pu est produit par le parc actuel et le parc EPR) A partir de 2030 les RSF Thorium U3 répondent à la demande en priorité s’il y a assez de U233 disponible (L’U233 est produit en partie par les EPR en partie par les RNR)

Le Nucléaire peut contribuer de manière significative en 2050. -Il faut une gestion rigoureuse de la matière fissile pour démarrer assez rapidement les réacteurs de Génération 4, qui assurent une production durable -Ils ont un cycle du combustible fermé et réduisent ainsi la radiotoxicité de longue période des déchets ultimes facteur 500

La question des réacteurs GEN 4 La question des EPR La construction des EPR dès maintenant apparaît comme nécessaire - Les réacteurs GENERATION 4 déployables à partir de 2025- 2030 Les EPR sont les réacteurs qui assurent la transition (30 à 50% du parc en 2050!) - Les réacteurs GENERATION 4 ont besoin de matière fissile pour être déployés rapidement et les EPR ont aussi cette fonction de production de matière fissile La question des réacteurs GEN 4 Il faut accélérer les recherches Avoir une vision mondiale de cette forme de production Avoir une vision mondiale de son contrôle

Enjeu : faire face à la situation de pénurie énergétique qui est inéluctable si l’on s’en tenait à des développements n’apportant que de faibles contributions Pénurie énergétique aggravée de changements climatiques Une situation dangereuse pour l’humanité en termes de conflits majeurs De catastrophes humanitaires dont les famines , De conflits sociaux incontrôlables en situation de récession. Conjurer ces dangers : prévoir de nouveaux moyens de production de masse -Comme le solaire thermique à concentration pour la production d’H2 en site bien ensoleillé -Comme le nucléaire GEN3 type EPR et GEN4 - Comme une utilisation intensive de la biomasse Ne pas trop compter sur la levée de verrous technologiques comme par ex le photovoltaïque même si la recherche doit être poursuivie

Il est évident qu’il faut tout faire A l’horizon 2030 - 2050 il s’agit moins de développement durable que de faire face à des problèmes majeurs pour l’humanité Développement de la demande énergétique n’est pas sous contrôle Elle est le fait des PVD et c’est bien légitime! Développement de la population Changements climatiques -Dépendance de plus en plus grande ( et irréversible) de nos sociétés envers l’énergie pour leur mode de vie !! Il est évident qu’il faut tout faire Pour garder un accès pacifique à l’énergie Y compris pour les plus défavorisés dès les prochaines décennies !

Parc Type REP seulement Déploiement Parc Type REP seulement Pu Stock pile Unat Ressources

Nucléaire durable : Cycle thorium et RSF Projet USA Réacteurs à Sels Fondus 70’s Modérateur graphite Etude CNRS Sel MSBR LiF 70% BeF 17.5% ThF /UF 12.5 % 2 4 4 ( LPSC Grenoble ) Bullage Bullage en continu ® métaux nobles ® métaux nobles Fluoration ® U, Np Réduction sel/métal ® Pa , (Pu, Am , Cm) 1 GWe Û 1.2t 233 U Fluoration Réinjection U ® U, Np Réduction liq / liq rapide ® PF Vers un Extraction lanthanide retraitement souple ( qq mois) Temps de simplifié retraitement plus réaliste » 10 jours