Rapport sur la durée de vie des centrales nucléaires et les nouveaux types de réacteurs

De
Ce rapport fait suite aux études de l'Office parlementaire sur la sûreté des installations nucléaires et les déchets radioactifs. Il examine la durée de fonctionnement restant à courir pour le parc électronucléaire d'EDF et l'état d'avancement de projets de remplacement (projets de réacteurs à eau légère proposés pour 2015 notamment). Il fait des comparaisons avec d'autres systèmes nucléaires étudiés par les organismes de recherche en France, aux Etats-Unis et en Suède et conclut que leur mise au point ne peut être envisagée avant 2035, compte tenu des problèmes techniques et des démonstrations industrielles à effectuer.
Source : http://www.ladocumentationfrancaise.fr/rapports-publics/034000364-rapport-sur-la-duree-de-vie-des-centrales-nucleaires-et-les-nouveaux-types-de-reacteurs
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Déposé sur le Bureau du Sénat par M. Henri REVOL, Premier Vice-Président de l'Office
Énergie et carburants
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__________ Déposé sur le Bureau de l'Assemblée nationale par M. Claude BIRRAUX, Président de l'Office
MM. Christian Bataille et Claude Birraux, Députés
RAPPORTsur LA DUREE DE VIE DES CENTRALES NUCLEAIRESET LES NOUVEAUX TYPES DE REACTEURS
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N° 290SÉNATSESSION ORDINAIRE DE 2002 - 2003Annexe au procès-verbalde la séance du 14 mai 2003
N° 832ASSEMBLÉE NATIONALECONSTITUTION DU 4 OCTOBRE 1958DOUZIÈME LÉGISLATUREEnregistré à la présidence de lAssemblée nationaleLe 13 mai 2003
par
OFFICE PARLEMENTAIRE D'ÉVALUATION DES CHOIX SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES________________________
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SAISINE
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« Seul limprévoyant creuse un puits quand il a soif ». Proverbe chinois.
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Première partie du rapport
TABLE DES MATIERES Figure 1 : Pyramide des âges du parc électronucléaire mondial au 1/04/03 Figure 2 : Évolution du nombre total de réacteurs électronucléaires couplés au réseau en France, aux Etats-Unis, en Allemagne, au Japon et en Corée du Sud Figure 3 : Pyramide des âges du parc électronucléaire dEDF, au 1eravril 2003 Figure 4 : Le remplacement des couvercles de cuve dans le parc EDF Figure 5 : Coefficients de production des réacteurs dEDF comparés aux réacteurs du parc mondial Figure 6 : Coefficient dutilisation du parc EDF (source : P. Girard  EDF Trading)
100%
90%
80%
70%
Coefficient d'utilisation du parc EDF
Ku 900 MW Ku 1300 MW Ku N4 Figure 7 : La diminution mécanique du parc électronucléaire français (source : OPECST)
60
50
40
30
20
10
Simulation du nombre de réacteurs REP d'EDF en service selon leur durée de vie
0 1970
1980 1990
2000 2010 2020
2030
2040 2050
2060
Durée de vie 30 ans Durée de vie 50 ans
8 --
Figure 8 : Les différentes Générations de réacteurs selon le DOE (Etats-Unis) (source : Argonne National Laboratory) Figure 9 : Les 4 trains dauxiliaires de sauvegarde et la séparation géographique des bâtiments de lEPR (source : Framatome)
Figure 10 : La sûreté de lEPR Figure 11 : LABWR point daboutissement de la simplification des réacteurs bouillants Figure 12 : La simplification et la réduction de taille de lenceinte de confinement de lABWR par rapport aux réacteurs antérieurs (source : General Electric) Figure 13 : Schéma du bâtiment réacteur et du confinement du réacteur ABWR Figure 14 : Principes de sûreté du réacteur SWR 1000 de Framatome ANP (source : Framatome ANP)
Figure 15 : Vue densemble du réacteur AP 1000 de Westinghouse (source : Westinghouse) Figure 16 : Les systèmes passifs de refroidissement de lenceinte de lAP 1000
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Figure 17 : Exemple théorique des décisions réglementaires pour un réacteur du palier 900 MWe, mis en service en 1979 Figure 18 : Principales sources démissions de gaz à effet de serre en France Figure 19 : Linfluence du prix du gaz sur le coût de production de lélectricité avec un cycle combiné à gaz (source : J. Yelverton, Entergy Nuclear) Figure 20 : Dates importantes pour le renouvellement du parc EDF Figure 21 : Durée des futures opérations administratives liées à la construction du 5èmeréacteur Figure 22 : Répartition par filière des réacteurs nucléaires en service dans le monde au 31 décembre 2001 (source : Elecnuc-CEA) Figure 23 : typologies utilisées pour classer les réacteurs en projet Figure 24 : Schéma du combustible du réacteur PBMR Figure 25 : Schéma du réacteur PBMR Figure 26 : Schéma de principe du combustible du GT-MHR Figure 27 : Schéma du réacteur GT-MHR (source : Framatome ANP) Figure 28 : Schéma dun module dune centrale à réacteur GT-MHR Figure 29 : Évolution de la température du combustible en cas de perte de réfrigérant (source : General Atomics) Figure 30 : IRIS, un réacteur intégré et simplifié par rapport aux réacteurs PWR classiques Figure 31 : Schéma simplifié du projet de réacteur intégré à eau légère IRIS de Westinghouse (source : Westinghouse) Figure 32 : Le système de refroidissement du réacteur entièrement intégré à la cuve Figure 33 : Schéma de principe du réacteur à eau supercritique Figure 34 : Schéma de principe des réacteurs VHTR orientés vers la production dhydrogène Figure 35 : Principaux process industriels utilisant de la chaleur (source : GIF, Technical Working Group 2) Figure 36 : Procédé de fabrication de lhydrogène utilisant liode et le soufre Figure 37 : Schéma de principe dune usine de production dhydrogène à partir de chaleur produite par un réacteur VHTR (source : Oak Ridge National Laboratory) Figure 38 : Le réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium EBR-II du laboratoire national dArgonne, implanté dans lIdaho à lINEEL Figure 39 : Schéma de principe dun réacteur à neutrons rapides refroidis au sodium Figure 40 : Schéma de principe dun réacteur à neutrons rapides refroidi au plomb Figure 41 : Schéma de principe dun réacteur à neutrons rapides refroidi à lhélium Figure 42 : Schéma de principe dun réacteur à sels fondus Figure 43 : Schéma de principe dun réacteur à sels fondus dits isogénérateur Figure 44 : Radiotoxicités comparées des produits de fission et des transuraniens Figure 45 : Radiotoxicités comparées du plutonium et des actinides mineurs (neptunium, américium, curium) Figure 46 : Schéma simplifié dun réacteur hybride de type ADS
Introduction
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CHAPITRE1 :LAGESTION DE LA DUREE DE VIE DES CENTRALES,UN ELEMENT ESSENTIEL DE LOPTIMISATION DU PARC,MAIS UN ELEMENT NON SUFFISANTI.- Larrivée à maturité des parcs nucléaires, un phénomène mondial analysé avec des références et des méthodes nationales non totalement identiques1. L âge des réacteurs et les différentes acceptions du terme suivant le référentiel choisi2. Le vieillissement des réacteurs, une notion source de sous-entendus3. Durée de vie de conception et durée de lautorisation dexploitation4. La durée de vie réelle, résultante des paramètres techniques, réglementaires et économiquesII.- Une robustesse à 30-40 ans en ligne avec les prévisions1. Les phénomènes généraux du vieillissement et les priorités2. La diminution des interrogations sur la cuve grâce à lamélioration des connaissances3. Les enceintes de confinement, un problème sous contrôle4. Lévolution positive du contrôle-commande5. La gestion optimale des composants remplaçables6. Linfluence du suivi de charge, une question délicate
III.- La prolongation de la durée de vie, un paramètre économique capital, indissociable des performances dexploitation1. Limportance économique capitale de la prolongation de la durée de vie2. Le problème global et fondamental des performances dexploitation
IV.- Des réglementations de la durée de vie devant allier rigueur pour la sûreté et visibilité pour linvestisseur1. Ladéquation de la réglementation française à la structure particulière du parc2. Les cas particuliers de la Suède, de lAllemagne et de la Belgique en raison de leurs programmes de sortie du nucléaire3. La convergence des pratiques étrangères et françaises4. Les améliorations possibles de la réglementation française vers une visibilité accrueV.- Lexigence defforts accrus de R&D, dinvestissement et dorganisation pour conforter lobjectif de 40 ans de fonctionnement et envisager laprès 40 ans1. Une R&D sur le vieillissement à renforcer2. Linvestissement de jouvence, un objectif particulièrement rentable pour lexploitant et non pas seulement une obligation réglementaire3. Lorganisation et la valorisation du facteur humain, des priorités de lexploitant à approfondir encore4. La pérennité du secteur nucléaire, une responsabilité collective
VI.- Extension de la durée de vie et solution de remplacement, deux stratégies complémentaires
1. Les inconnues techniques, réglementaires et économiques du prolongement des réacteurs en service2. Sans solution de remplacement rapidement disponible, linévitable obligation de prolonger les réacteurs au-delà du raisonnable3. Vers une gestion différentielle du parc électronucléaire dEDF ?
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CHAPITRE2 :LEPRET LES AUTRES REACTEURS POUR2015,UN LIEN ENTRE LES PARCS DAUJOURDHUI ET DE DEMAIN
I.- Les nouveaux réacteurs nucléaires : questions de noms et dhorizon
1. Réacteurs évolutionnaires contre réacteurs révolutionnaires, une opposition en contradiction avec lhistoire et la technique3. Sûreté active et sûreté passive, deux concepts complémentaires et non pas exclusifs3. La portée marketing de la terminologie Génération III, III+ et IV4. Génération 2015 et Génération 2035, des nouveaux types de réacteurs bien distinctsII.- LEPR, un projet de réacteur plus sûr et plus performant que ses prédécesseurs1. Le N4, une série trop tardive ou une série prématurément close ?2. Un processus de conception de lEPR intégrant la sûreté et lexploitation3. Des conditions dexploitation et des caractéristiques de sûreté encore améliorées par rapport aux générations actuelles4. Un coût de production du MWh prévu pour être inférieur à ceux du N4 et du cycle combiné à gaz
III.- Les concurrents étrangers de lEPR, entre classicisme, naturalisation et innovation théorique1. Les forces en présence sur le marché mondial du nucléaire2. LABWR de General Electric, un réacteur évolué et déjà en service3. Le SWR 1000, une double diversification de Framatome ANP dans la filière à eau bouillante et dans les systèmes passifs4. Les VVER russes, des concurrents sérieux du fait de leur bon niveau technique et leur bas niveau de prix5. LAP 1000, un concurrent critiqué parce que redoutable
IV.- Le démonstrateur-tête de série EPR, une garantie contre les aléas industriels, réglementaires et économiques, permettant de lisser le renouvellement du parc1. La nécessité de rentabiliser les investissements et de réduire les aléas industriels2. Une assurance vis-à-vis déventuels problèmes de sûreté et dévolution réglementaire3. Une sécurité sur le plan économique, même avec une série limitée4. Lindispensable lissage du renouvellement du parc dEDF5. Une décision urgente pour disposer en 2015 de lexpérience requiseV.- Les perspectives de marché : des commandes tests pour répondre au marché ensuite1. Les marchés européens2. Le marché américain3. Les marchés asiatiques4. Les autres marchés5. La puissance des réacteurs : avantages et inconvénients6. Lindustrie nucléaire française responsable de sa stratégie à lexportationVI.- Une logique de long terme à rajouter aux mécanismes de marché1. Linternalisation des coûts externes des énergies fossiles2. Le soutien actif du Gouvernement américain à la mise en service de nouveaux réacteurs nucléaires en 20103. La nécessité de mettre en place une aide des pouvoirs publics pour la prise en compte du long terme
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Quatrième partie du rapport CHAPITRE3 :UN IMPORTANT EFFORT DER&DNECESSAIRE POUR REUSSIR,A LHORIZON 2035,LA MISE AU POINT DES AUTRES REACTEURS EN PROJET
I.- Un foisonnement de projets pour 2035, ambitieux et multi usages, pour répondre à des préoccupations actuelles et préparer le grand futur de lénergie1. Des projets de réacteurs proposés par vagues successives2. 2035 : un horizon commun pour des finalités différentes
II.- Les projets de réacteurs modulaires PBMR, GT-MHR et IRIS, une première vague dinnovations à finalités spécifiques1. Les réacteurs modulaires à haute température refroidis à lhélium, une voie déjà explorée dans les années 1960-19702. Le projet de réacteur modulaire de faible puissance PBMR,3. Le projet GT-MHR, un réacteur à vocation plus stratégique que commerciale pour le moment4. Le projet de réacteur intégré à eau pressurisée de moyenne puissance IRISIII.- La production délectricité et dhydrogène, objectif des réacteurs de Génération IV1. Les principales caractéristiques des réacteurs de Génération IV2. Les systèmes à eau supercritique3. Le réacteur à très haute température refroidi au gaz4. Les réacteurs à neutrons rapides5. Les réacteurs à sels fondus et le cycle du thorium6. La priorité donnée au VHTR par les Etats-UnisIV. Les nouveaux réacteurs et la gestion des déchets radioactifs1. Lintérêt renouvelé pour la fermeture du cycle du combustible2. Les réflexions en Suède3. La R&D aux Etats-Unis pour la fermeture du cycle du combustible, une nouvelle orientation du DOE4. Le cas de la France
V. Des projets pour 2035, en raison des verrous technologiques à lever et des démonstrations à apporter1. Des verrous technologiques nombreux2. Des démonstrations de sûreté complexes sur des concepts non éprouvés3. Des calendriers allongés par dindispensables démonstrations industriellesVI.- Coopération internationale active et pluralisme en France, deux conditions pour une R&D nucléaire efficace1. Limportant effort des Etats-Unis et le risque de déséquilibre de la recherche mondiale2. Un modèle de coopération internationale à inventer3. Un nouveau pluralisme de la recherche sur le nucléaire à conforter en FranceConclusion
RECOMMANDATIONS
Cinquième partie du rapport
EXAMEN DU RAPPORT PAR LOFFICE
COMPOSITION DU GROUPE DE TRAVAIL
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