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

Bataille Christian, Office Parlementaire D'Évaluation Des Choix Scientifiques Et Technologiques; Assemblée Nationale; Sénat, Birraux Claude

Description

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.

Sujets

• Centrale nucléaire
• Réacteur nucléaire
• Vieillissement
• Duration (philosophy)
• Énergie nucléaire
• Électricité
• Sécurité nucléaire
• Coopération internationale

Informations

• Publié par: rapports-tous-les-rapports
• Publié le: 01 mai 2003
• Nombre de lectures: 12
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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 5 Mo

Extrait

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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 

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MM. Christian Bataille et Claude Birraux, Députés

RAPPORT    sur   LA DUREE DE VIE DES CENTRALES NUCLEAIRES  ET LES NOUVEAUX TYPES DE REACTEURS 

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N° 290  SÉNAT  SESSION ORDINAIRE DE 2002 - 2003  Annexe au procès-verbal  de la séance du 14 mai 2003  

 N° 832  ASSEMBLÉE NATIONALE  CONSTITUTION DU 4 OCTOBRE 1958  DOUZIÈME LÉGISLATURE  Enregistré à la présidence de lAssemblée nationale  Le 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 1 er avril 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)

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40

30

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Simulation du nombre de réacteurs REP d'EDF en service selon leur durée de vie

0 1970

1980 1990

2000 2010 2020

2030

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2040 2050

2060

Durée de vie 30 ans Durée de vie 50 ans

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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 5 ème  réacteur 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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C HAPI TRE  1 :  LA  G ESTION DE LA DUREE DE VIE DES CENTRALES , UN ELEMENT ESSENTIEL DE L  OPTIMISATION DU PARC , MAIS UN ELEMENT NON SUFFISANT  I.- Larrivée à maturité des parcs nucléaires, un phénomène mondial analysé avec des références et des méthodes nationales non totalement identiques  1. L âge des réacteurs et les différentes acceptions du terme suivant le référentiel choisi   2. Le vieillissement des réacteurs, une notion source de sous-entendus  3. Durée de vie de conception et durée de lautorisation dexploitation  4. La durée de vie réelle, résultante des paramètres techniques, réglementaires et économiques  II.- Une robustesse à 30-40 ans en ligne avec les prévisions  1. Les phénomènes généraux du vieillissement et les priorités  2. La diminution des interrogations sur la cuve grâce à lamélioration des connaissances  3. Les enceintes de confinement, un problème sous contrôle  4. Lévolution positive du contrôle-commande  5. La gestion optimale des composants remplaçables  6. 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exploitation  1. Limportance économique capitale de la prolongation de la durée de vie  2. 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investisseur  1. Ladéquation de la réglementation française à la structure particulière du parc  2. Les cas particuliers de la Suède, de lAllemagne et de la Belgique en raison de leurs programmes de sortie du nucléaire  3. La convergence des pratiques étrangères et françaises  4. Les améliorations possibles de la réglementation française vers une visibilité accrue  V.- 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 ans  1. Une R&D sur le vieillissement à renforcer  2. Linvestissement de jouvence, un objectif particulièrement rentable pour lexploitant et non pas seulement une obligation réglementaire  3. Lorganisation et la valorisation du facteur humain, des priorités de lexploitant à approfondir encore  4. 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 service  2. Sans solution de remplacement rapidement disponible, linévitable obligation de prolonger les réacteurs au-delà du raisonnable  3. Vers une gestion différentielle du parc électronucléaire dEDF ? 

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C HAPITRE 2 :  LEPR ET LES AUTRES REACTEURS POUR 2015, UN LIEN ENTRE LES PARCS D  AUJOURD  HUI 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 technique  3. Sûreté active et sûreté passive, deux concepts complémentaires et non pas exclusifs  3. La portée marketing de la terminologie Génération III, III+ et IV  4. Génération 2015 et Génération 2035, des nouveaux types de réacteurs bien distincts  II.- LEPR, un projet de réacteur plus sûr et plus performant que ses prédécesseurs  1. Le N4, une série trop tardive ou une série prématurément close ?  2. Un processus de conception de lEPR intégrant la sûreté et lexploitation  3. Des conditions dexploitation et des caractéristiques de sûreté encore améliorées par rapport aux générations actuelles  4. 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 théorique  1. Les forces en présence sur le marché mondial du nucléaire  2. LABWR de General Electric, un réacteur évolué et déjà en service  3. Le SWR 1000, une double diversification de Framatome ANP dans la filière à eau bouillante et dans les systèmes passifs  4. Les VVER russes, des concurrents sérieux du fait de leur bon niveau technique et leur bas niveau de prix  5. 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 parc  1. La nécessité de rentabiliser les investissements et de réduire les aléas industriels  2. Une assurance vis-à-vis déventuels problèmes de sûreté et dévolution réglementaire  3. Une sécurité sur le plan économique, même avec une série limitée  4. Lindispensable lissage du renouvellement du parc dEDF  5. Une décision urgente pour disposer en 2015 de lexpérience requise  V.- Les perspectives de marché : des commandes tests pour répondre au marché ensuite  1. Les marchés européens  2. Le marché américain  3. Les marchés asiatiques  4. Les autres marchés  5. La puissance des réacteurs : avantages et inconvénients  6. Lindustrie nucléaire française responsable de sa stratégie à lexportation  VI.- Une logique de long terme à rajouter aux mécanismes de marché  1. Linternalisation des coûts externes des énergies fossiles  2. Le soutien actif du Gouvernement américain à la mise en service de nouveaux réacteurs nucléaires en 2010  3. La nécessité de mettre en place une aide des pouvoirs publics pour la prise en compte du long terme 

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