Plusieurs universités vont expérimenter le micronucléaire

Si votre image de l’énergie nucléaire est celle de gigantesques tours de refroidissement cylindriques en béton déversant de la vapeur sur un site qui occupe des centaines d’hectares de terrain, il y aura bientôt une alternative : de minuscules réacteurs nucléaires qui ne produisent qu’un centième de l’électricité et peuvent même être livré par camion.

De petites mais significatives quantités d’électricité – presque suffisantes pour faire fonctionner un petit campus, un hôpital ou un complexe militaire, par exemple – proviendront d’une nouvelle génération de réacteurs micronucléaires. Maintenant, certaines universités s’y intéressent.

« Ce que nous voyons, c’est que ces technologies avancées de réacteurs ont un réel avenir dans la décarbonisation du paysage énergétique aux États-Unis et dans le monde », a déclaré Caleb Brooks, professeur de génie nucléaire à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign.

Les minuscules réacteurs présentent certains des mêmes défis que le nucléaire à grande échelle, tels que la manière d’éliminer les déchets radioactifs et de s’assurer qu’ils sont sécurisés. Les partisans disent que ces problèmes peuvent être gérés et que les avantages l’emportent sur les risques.

Les universités s’intéressent à la technologie non seulement pour alimenter leurs bâtiments, mais pour voir jusqu’où elle peut aller pour remplacer l’énergie au charbon et au gaz qui cause le changement climatique. L’Université de l’Illinois espère faire progresser la technologie dans le cadre d’un avenir énergétique propre, a déclaré Brooks. L’école prévoit de demander un permis de construction pour un réacteur à haute température refroidi au gaz développé par Ultra Safe Nuclear Corporation et vise à commencer à l’exploiter au début de 2028. Brooks est le chef de projet.

Les microréacteurs seront « transformateurs » car ils peuvent être construits dans des usines et connectés sur site de manière plug-and-play, a déclaré Jacopo Buongiorno, professeur de sciences et d’ingénierie nucléaires au Massachusetts Institute of Technology. Buongiorno étudie le rôle de l’énergie nucléaire dans un monde d’énergie propre.

« C’est ce que nous voulons voir, l’énergie nucléaire à la demande comme un produit, pas comme un grand méga projet », a-t-il déclaré.

Buongiorno et Marc Nichol, directeur principal des nouveaux réacteurs à l’Institut de l’énergie nucléaire, considèrent l’intérêt des écoles comme le début d’une tendance.

L’année dernière, la Penn State University a signé un protocole d’accord avec Westinghouse pour collaborer sur la technologie des microréacteurs. Mike Shaqqo, vice-président senior de la société pour les programmes de réacteurs avancés, a déclaré que les universités seraient « l’un de nos premiers utilisateurs clés de cette technologie ».

Penn State veut prouver la technologie afin que les industries des Appalaches, telles que les fabricants d’acier et de ciment, puissent l’utiliser, a déclaré le professeur Jean Paul Allain, chef du département de génie nucléaire. Ces deux industries ont tendance à brûler des carburants sales et à produire des émissions très élevées. L’utilisation d’un microréacteur pourrait également être l’une des nombreuses options pour aider l’université à utiliser moins de gaz naturel et à atteindre ses objectifs d’émissions de carbone à long terme, a-t-il déclaré.

« Je pense que les microréacteurs peuvent changer la donne et révolutionner notre façon de penser l’énergie », a déclaré Allain.

Pour Allain, les microréacteurs peuvent compléter les énergies renouvelables en fournissant une grande quantité d’électricité sans occuper beaucoup de terrain. Un microréacteur de 10 mégawatts pourrait fonctionner sur moins d’un acre, alors que des éoliennes ou une ferme solaire auraient besoin de beaucoup plus d’espace pour produire 10 mégawatts, a-t-il ajouté. L’objectif est d’en avoir un à Penn State d’ici la fin de la décennie.

L’Université Purdue dans l’Indiana travaille avec Duke Energy sur la faisabilité d’utiliser l’énergie nucléaire avancée pour répondre à ses besoins énergétiques à long terme.

Les réacteurs nucléaires utilisés pour la recherche ne sont pas nouveaux sur le campus. Environ deux douzaines d’universités américaines en ont. Mais les utiliser comme source d’énergie est nouveau.

De retour à l’Université de l’Illinois, Brooks explique que le microréacteur générerait de la chaleur pour produire de la vapeur. Alors que l’excès de chaleur provenant de la combustion du charbon et du gaz pour produire de l’électricité est souvent gaspillé, Brooks considère la production de vapeur du microréacteur nucléaire comme un plus, car c’est un moyen sans carbone de fournir de la vapeur via le système de chauffage urbain du campus aux radiateurs des bâtiments, une méthode de chauffage courante pour les grandes installations du Midwest et du Nord-Est. Le campus compte des centaines de bâtiments.

Le microréacteur de 10 mégawatts ne répondrait pas à toute la demande, mais il servirait à démontrer la technologie, alors que d’autres communautés et campus cherchent à s’éloigner des combustibles fossiles, a déclaré Brooks.

Une entreprise qui construit des microréacteurs que le public peut voir aujourd’hui est Last Energy, basée à Washington, DC. Elle a construit un réacteur modèle à Brookshire, au Texas, qui est logé dans un cube énervé recouvert de métal réfléchissant.

Maintenant, il démonte cela pour tester comment transporter l’unité. Une caravane de camions l’emmène à Austin, où le fondateur de la société, Bret Kugelmass, doit prendre la parole lors de la conférence et du festival South by Southwest.

Kugelmass, entrepreneur en technologie et ingénieur en mécanique, discute avec certaines universités, mais il se concentre principalement sur les clients industriels. Il travaille avec les autorités compétentes au Royaume-Uni, en Pologne et en Roumanie pour tenter de faire fonctionner son premier réacteur en Europe en 2025.

L’urgence de la crise climatique signifie que l’énergie nucléaire sans carbone doit être rapidement développée, a-t-il déclaré.

« Il doit s’agir d’un petit produit manufacturé par opposition à un grand projet de construction sur mesure », a-t-il déclaré.

L’énergie nucléaire traditionnelle coûte des milliards de dollars. Un exemple est deux réacteurs supplémentaires dans une usine en Géorgie qui finiront par coûter plus de 30 milliards de dollars.

Le coût total du microréacteur de Last Energy, y compris la fabrication des modules, l’assemblage et les travaux de préparation du site, est inférieur à 100 millions de dollars, selon la société.

Westinghouse, qui est un pilier de l’industrie nucléaire depuis plus de 70 ans, développe son microréacteur « eVinci », a déclaré Shaqqo, et vise à obtenir une licence pour la technologie d’ici 2027.

Le ministère de la Défense travaille également sur un microréacteur. Le projet Pele est un prototype de réacteur nucléaire mobile du DOD en cours de conception au Laboratoire national de l’Idaho.

Abilene Christian University au Texas dirige un groupe de trois autres universités avec la société Natura Resources pour concevoir et construire un microréacteur de recherche refroidi par du sel fondu pour permettre des opérations à haute température à basse pression, en partie pour aider à former la main-d’œuvre nucléaire de prochaine génération.

Mais tout le monde ne partage pas l’enthousiasme. Edwin Lyman, directeur de la sécurité de l’énergie nucléaire à l’Union of Concerned Scientists, l’a qualifié de « complètement injustifié ».

Les microréacteurs en général nécessiteront beaucoup plus d’uranium pour être extraits et enrichis par unité d’électricité produite que les réacteurs conventionnels, a-t-il déclaré. Il a dit qu’il s’attend également à ce que les coûts du combustible soient considérablement plus élevés et que davantage de déchets d’uranium appauvri soient générés par rapport aux réacteurs conventionnels.

« Je pense que ceux qui espèrent que les microréacteurs seront la solution miracle pour résoudre la crise du changement climatique parient simplement sur le mauvais cheval », a-t-il déclaré.

Lyman a également déclaré qu’il craignait que les microréacteurs ne soient la cible d’une attaque terroriste, et que certaines conceptions utilisent des carburants qui pourraient être attrayants pour les terroristes cherchant à fabriquer des armes nucléaires rudimentaires. L’UCS ne s’oppose pas à l’utilisation de l’énergie nucléaire, mais veut s’assurer qu’elle est sûre.

Les États-Unis n’ont pas d’installation de stockage nationale pour stocker le combustible nucléaire usé et il s’accumule. Les microréacteurs ne feraient qu’aggraver le problème et propager les déchets radioactifs, a déclaré Lyman.

Une étude dirigée par Stanford en 2022 a révélé que les réacteurs modulaires plus petits – la taille supérieure à celle du micro – généreront plus de déchets que les réacteurs conventionnels. L’auteur principal Lindsay Krall a déclaré cette semaine que la conception des microréacteurs les soumettrait au même problème.

Kugelmass ne voit que des promesses. Le nucléaire, a-t-il dit, a été « totalement incompris et sous-utilisé ». Ce sera « le pilier clé de notre transformation énergétique à l’avenir ».