NuScale (SMR) Spotlight : réacteurs nucléaires standardisés fabriqués en série

Des grands aux petits réacteurs modulaires

Les centrales nucléaires sont généralement des projets de grande envergure. La production se compte en gigawatts, les investissements nécessaires se chiffrent en dizaines de milliards et les délais de construction se comptent en années, voire en décennies. Cela pose quelques problèmes :

• Il est difficile de trouver de l’argent auprès du gouvernement en raison du décalage considérable entre le début du projet et la date de la première production d’électricité.
• Cela ne convient pas aux petits pays ou aux zones isolées et nécessite, dans une certaine mesure, que l'ensemble du réseau électrique soit adapté à la centrale nucléaire.
• Quand quelque chose ne va pas, au lieu d’un incident localisé, cela peut se transformer en un désastre à l’échelle du continent.
• Chaque projet massif est une conception expérimentale personnalisée, empêchant l’industrie de développer toute sorte de standardisation dans son processus de production.

Globalement, on peut dire que l’approche traditionnelle de l’énergie nucléaire souffre de deux faiblesses : des coûts trop élevés et des risques trop élevés.

Certains de ces problèmes pourraient être résolus en 4^th centrales nucléaires de dernière génération, qui utilisent des conceptions nouvelles et plus sûres. Mais une autre approche appelée SMR (Small Modular Reactors) étudie une nouvelle façon de diviser les atomes pour générer de l’énergie et résoudre les deux problèmes à la fois.

Source: AIEA

La demande en énergie nucléaire explose désormais, alimentée par un mélange de facteurs centres de données d'IA gourmands en énergie et la prise de conscience que la production intermittente renouvelable est un problème jusqu’à ce que nous développions suffisamment les systèmes de batteries, ce qui pourrait prendre des décennies.

Pourquoi utiliser les SMR

L'idée centrale des SMR est qu'au lieu de projets géants et personnalisés, les réacteurs nucléaires devraient être construits de la même manière que nous construisons des avions et des navires :

• Un modèle standardisé permet de réutiliser le même design un nombre incalculable de fois, répartissant ainsi les coûts de R&D.
  • Cela signifie également l’interchangeabilité des pièces de rechange et une réduction des coûts de formation au fil du temps.
• Fabriqué et assemblé en série, dans une usine dédiée, permettant d'accumuler de l'expérience et de réaliser des économies d'échelle.
• Déplacés vers les sites où ils sont nécessaires depuis l'usine.

En théorie, cela devrait permettre des économies d'échelle radicales, car chaque réacteur supplémentaire produit réutilise la main-d'œuvre qualifiée, les machines, la configuration standard, etc. Par exemple, la construction d'un réacteur SMR devrait prendre environ trois ans au lieu des 5 à 10 ans habituels (parfois 15 à 20 ans dans les cas les plus graves, comme l'usine de Vogtle en Géorgie).

Un autre facteur est que les réacteurs de plus petite taille produisent tout simplement moins d’énergie par unité. Cela signifie que les réactions en chaîne incontrôlables conduisant à des catastrophes comme celle de Tchernobyl sont intrinsèquement moins probables.

Lorsqu'il est combiné avec 4^th Grâce à l’amélioration de la technologie nucléaire de dernière génération, les SMR peuvent être plusieurs ordres de grandeur plus sûrs que les modèles plus anciens.

Enfin, comme les SMR sont constitués de plusieurs sous-unités, cela permet une grande flexibilité dans la puissance finale délivrée, sans avoir à effectuer une refonte complète à chaque fois.

Cette baisse de rendement ouvre également la voie à de nouvelles applications, comme la production d’énergie sur site pour des sites industriels ou des bases militaires, ce qui pourrait contribuer à décarboner des opérations qu’il est presque impossible d’alimenter uniquement avec des énergies renouvelables.

« Avec les SMR, nous avons ouvert tout un spectre de clients. »

PDG de Rolls-Royce

Enfin, la taille réduite des SMR permet de les installer sur le site de centrales à combustible fossile « normales », comme les centrales à charbon déclassées, ce qui leur permet de réutiliser l’infrastructure de réseau déjà existante et de réduire la demande de terrain pour le projet. Du moins, à condition d’obtenir l’approbation de la Nuclear Regulatory Commission (NRC) pour la zone de planification d’urgence de la centrale nucléaire, comme l’a fait la société NuScale après un processus épuisant de 7 ans pour obtenir cette approbation.

Source: NuScaleName

NuScaleName

Position concurrentielle de NuScale

NuScale est l’un des principaux prétendants dans la course à la production de masse de SMR dans les pays occidentaux, avec seulement les entreprises publiques russes et chinoises en tête.

Notamment, NuScale est la seule technologie SMR certifiée par la Commission de réglementation nucléaire américaine (NRC).

Fondée en 2007, l'entreprise a très tôt misé sur les SMR, à une époque où l'énergie nucléaire en général semblait engagée sur une trajectoire de déclin permanent, notamment après l'accident de Fukushima en 2011. Jusqu'à présent, elle a investi 2 milliards de dollars dans sa technologie et son processus de production.

Avec 6 réacteurs actuellement en production, l'entreprise se dirige vers sa première livraison commerciale, qui devrait intervenir vers 2030.

Une conception modulaire, mais connue

Les réacteurs de NuScale VOYG peuvent être transportés de l'usine aux sites de production d'énergie à l'arrière d'un très gros camion. Ils produisent chacun une capacité électrique de 77 MWe (équivalents mégawatts), avec jusqu'à 12 modules possibles par centrale (924 MWe)

Source: NuScaleName

La durée de vie de ces réacteurs devrait être supérieure à 60 ans.

La technologie sous-jacente est le réacteur nucléaire à eau légère (REL), un réacteur éprouvé. Bien que moins innovant que d'autres modèles utilisant le thorium, la haute pression, etc., il a permis d'obtenir l'approbation des autorités réglementaires et de réduire les risques liés au processus de développement.

Il s’appuie également sur la chaîne d’approvisionnement en énergie nucléaire existante, des capteurs aux assemblages de combustible d’uranium, en passant par les grues des réacteurs et les systèmes de contrôle.

Source: NuScaleName

Ces SMR sont également « walk-away safe », ce qui signifie qu’ils restent sûrs même sans intervention humaine, se refroidissant naturellement s’ils ne sont pas entretenus.

Ce système comprend une autre caractéristique : une « période d’adaptation » illimitée, définie comme le temps entre le fonctionnement normal et les dommages irréversibles causés au réacteur en cas d’arrêt imprévu. La plupart des autres réacteurs nucléaires à eau légère (REL) ont une période d’adaptation de quelques jours, ce qui les rend intrinsèquement moins sûrs en cas de catastrophe.

Les réacteurs NuScale peuvent également être redémarrés sans réseau électrique actif, une limitation commune à la plupart des autres conceptions de réacteurs.

Source: NuScaleName

Applications

Réseau électrique

L’application principale des centrales nucléaires est évidemment la production d’électricité pour le réseau électrique. Les efforts visant à décarboner notre bouquet énergétique se multiplient, ce qui accroît également le besoin d’électricité. En effet, une grande partie de la consommation énergétique actuelle n’est pas encore électrifiée, comme les transports (voitures à essence) ou le chauffage (chaudières au fioul ou au gaz).

Les SMR de NuScale pouvant être mis en œuvre sur le site de centrales à charbon déclassées, ils nécessitent très peu d’investissement dans une infrastructure de réseau supplémentaire pour remplacer les centrales à combustible fossile.

AI

La demande d'électricité des centres de données devrait passer de 3 à 4 % de la consommation totale d'électricité en 2023 à 11 à 12 % en 2030. Cela équivaut à la consommation actuelle d'électricité de 1/3^rd des maisons américaines.

Un autre problème est que, compte tenu des dizaines, voire des centaines de milliards de dollars de capitaux investis dans ces centres de données, la continuité des opérations est indispensable. Comme nous parlons d’une consommation à l’échelle du gigawatt, s’appuyer sur des énergies renouvelables instables et variables peut être une proposition risquée.

C'est pourquoi toutes les grandes entreprises technologiques s'efforcent désormais d'imiter Microsoft avec son accord pour la réouverture d'une centrale nucléaire entière et le verrouillage de toute sa production pour ses centres de données d'IA, et s’assurer à l’avance une énergie nucléaire stable.

Applications industrielles

De nombreux procédés industriels nécessitent des températures très élevées, souvent sous forme de vapeur ultra-chaude. Il peut s'agir par exemple de la production de papier, d'ammoniac (un engrais et un composant clé des explosifs), d'acier, de plastiques ou encore de dessalement de l'eau de mer (un réacteur de 77 MW peut fournir l'énergie nécessaire à 77 millions de litres d'eau par jour).

Source: NuScaleName

Actuellement, ce type de procédé, notamment celui qui requiert la température la plus élevée, est dans son immense majorité alimenté par des combustibles fossiles, notamment le gaz naturel.

En théorie, cela peut être avantageusement remplacé par des centrales nucléaires, d'autant plus que la production d'électricité résulte déjà de la production de vapeur surcritique ultra-chaude par le cœur du réacteur.

Cependant, la conception traditionnelle des centrales nucléaires générait une puissance bien trop importante pour être facilement intégrée à une exploitation industrielle normale comme une aciérie. Les contraintes réglementaires et spatiales, ainsi que le manque de conceptions modulaires prêtes à l'emploi, posaient également problème.

Les réacteurs SMR sont capables de répondre à toutes ces objections à la fois, avec un rendement par unité plus faible, une charge réglementaire plus légère et des conceptions plus flexibles. Les réacteurs NuScale devraient être capables de produire 500,000 1,500 livres de vapeur par heure, à 500 XNUMX psia et XNUMX °C.

Hydrogène

L'hydrogène étant considéré comme une alternative aux combustibles fossiles, la manière de produire l'énergie nécessaire à la production d'hydrogène fait encore l'objet de débats. D'un côté, les énergies renouvelables pourraient être moins chères au kW, mais l'intermittence signifie que les coûteuses centrales de production d'hydrogène pourraient rester inutilisées pendant de trop longues périodes.

Le réacteur de NuScale pourrait produire 50 tonnes d'hydrogène par jour, soit la consommation de 38,000 XNUMX voitures équipées de piles à combustible.

Le modèle économique de Nuscale

Même lorsqu'ils sont petits et modulaires, les projets de centrales nucléaires représentent un investissement majeur, nécessitant des années de dépenses avant de commencer à générer des revenus à partir de l'énergie produite, ce qui rend leur financement une tâche presque aussi cruciale que l'ingénierie et la science elles-mêmes.

NuScale a conclu un partenariat avec la plateforme d'investissement privée ENTRA-1 et la société de gestion d'actifs privée Groupe Habboush pour répondre à cette problématique. Les deux sociétés d’investissement sont spécialisées dans le financement et l’exploitation des secteurs de l’énergie et des infrastructures.

Cela offre des options flexibles aux entreprises qui cherchent à mettre en œuvre la technologie SMR : elles peuvent soit simplement acheter l’énergie produite, exploiter l’usine, soit posséder et exploiter l’usine, selon leurs préférences.

Par exemple, une entreprise d’électricité ayant de l’expérience dans le domaine de l’énergie nucléaire souhaitera probablement posséder et exploiter directement la centrale. En revanche, une usine chimique préférera probablement signer un contrat d’achat à long terme pour la vapeur à haute température produite.

Projets en cours

Alors que les obstacles technologiques et réglementaires sont de plus en plus nombreux, NuScale développe activement son carnet de commandes. Jusqu'à présent, celui-ci comprend des projets sur trois continents, par exemple :

Amérique du Nord

• standard Power dans l’Ohio et en Pennsylvanie, pour près de « deux gigawatts d’énergie propre et fiable ».
• La centrale électrique marine Prodigy au Québec, on a déployé de 1 à 12 réacteurs pour la production de carburants propres comme l’hydrogène et l’ammoniac à l’échelle commerciale.

Europe

• RoPower Nucléaire:Un projet en Roumanie avec Nuclearelectrica (l'opérateur national de la centrale nucléaire) pour déployer 6 réacteurs VOYGR pour 462 MWe de production d'électricité sans carbone.
• KGHM Polska Miedź en Pologne, pour déployer des réacteurs VOYGR comme solution de réutilisation du charbon pour les centrales électriques existantes, avec un déploiement dès 2029.
• Getka et UNIMOT en Pologne, également pour remplacer les centrales à charbon.
• Energoatom en Ukraine, dans le but de déployer des VOYGR dès la fin de la guerre pour reconstruire le réseau énergétique du pays.

Asie

• Énergie indonésienne, envisageant un projet d'installation de 462 mégawatts en partenariat avec Fluor Corporation et la société japonaise JGC Corporation.
• GS Énergie en Corée du Sud, pour une commande de 6 réacteurs VOYGR qui pourrait démarrer en 2028 et être achevée d'ici 2030 pour alimenter le nouveau complexe industriel d'hydrogène d'Uljin.

Données financières de NuScale

Alors que l’entreprise commence à générer de l’argent grâce à des accords comme celui avec RoPower en Roumanie, elle commence à avoir des revenus après presque 2 décennies de « mode démarrage ».

Cependant, l'entreprise accuse une perte nette d'environ 50 millions de dollars chaque trimestre, reflétant ses charges d'exploitation. Cela signifie que tant qu'elle n'aura pas commencé à vendre et/ou à exploiter pleinement les réacteurs VOYGR, elle aura besoin d'un apport de liquidités supplémentaire pour se maintenir à flot.

Heureusement, le prix de l’action a récemment augmenté, ce qui l’aidera à lever davantage de liquidités sans trop diluer ses actionnaires préexistants.

Les investisseurs potentiels doivent également être conscients de l’existence de 31.4 millions d’actions sous forme d’options et de bons de souscription, en plus des 252.2 millions d’actions en circulation (en décembre 2024).

Source: NuScaleName

Conclusion

Dans un secteur très réglementé et techniquement complexe, être un précurseur peut s'avérer extrêmement avantageux. Non seulement cela permet d'être le premier sur le marché, mais cela peut aussi aider une entreprise à façonner l'avenir de l'environnement réglementaire et les attentes des clients potentiels.

NuScale a été un pionnier dans la technologie SMR et reste à la pointe du secteur. D'autres technologies nucléaires comme le thorium, les sels fondus, les réacteurs rapides ou les centrales électriques flottantes pourraient toutes être intégrées dans les SMR. Cependant, cela ajoute un autre niveau de complexité qui pourrait s'avérer problématique, tant au niveau de l'ingénierie que des régulateurs.

Nuscale s'est plutôt concentré sur une technologie éprouvée de production d'eau légère, en changeant simplement d'échelle. Cela devrait lui permettre d'évoluer plus rapidement et de devenir l'action SMR la plus connue du marché.

Ainsi, potentiellement, après un boom boursier dans des segments comme les véhicules électriques et l’IA, la prochaine étape pourrait être un boom de la production d’énergie capable d’alimenter ces secteurs avec une énergie neutre en carbone.

Les investisseurs devront toutefois garder à l’esprit que la production d’énergie est une industrie à forte intensité de capital et que l’énergie nucléaire évolue plus lentement que les autres secteurs technologiques, ce qui signifie que la patience et une grande tolérance à la volatilité seront nécessaires.