NuScale (SMR) Spotlight: Standardized Serial-Built Nuclear Reactors

De la grande à la petite centrale nucléaire modulaire

Les centrales nucléaires ont tendance à être des projets massifs. La production est en gigawatts, les investissements sont nécessaires en dizaines de milliards, et les temps de construction sont en années, voire en décennies. Cela pose quelques problèmes :

• Il est difficile de trouver de l’argent grâce au financement gouvernemental en raison du décalage important entre le début du projet et la date de la première production d’énergie.
• Il ne convient pas bien aux petits pays ou aux zones reculées et nécessite dans une certaine mesure que la totalité du réseau électrique soit adaptée à la centrale nucléaire.
• Lorsque quelque chose se passe mal, au lieu d’un incident localisé, cela peut devenir un désastre à l’échelle du continent.
• Chaque projet massif est une conception expérimentale personnalisée, empêchant l’industrie de développer une sorte de normalisation dans son processus de production.

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

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

Source : IAEA

La demande d’énergie nucléaire explose maintenant, alimentée par un mélange de centres de données gourmands en énergie pour l’IA et la réalisation que la production renouvelable intermittente est un problème jusqu’à ce que nous développons suffisamment les systèmes de batteries, ce qui pourrait prendre des décennies.

Pourquoi utiliser les SMR

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

• Un modèle standardisé permet de réutiliser la même conception à de nombreuses reprises, en répartissant 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.
• Fabriqués et assemblés en série, dans une usine dédiée, ce qui permet d’accumuler de l’expérience et d’économiser grâce à l’échelle.
• Déplacés vers les sites où ils sont nécessaires à partir de l’usine.

En théorie, cela devrait fournir des économies d’échelle radicales, car chaque réacteur supplémentaire réutilise la main-d’œuvre qualifiée, les machines, la configuration standard, etc. Par exemple, un réacteur SMR devrait prendre environ trois ans à être construit, au lieu des 5-10 ans habituels (parfois 15-20 ans dans les pires cas, comme la centrale de Vogtle en Géorgie).

Un autre facteur est que les réacteurs plus petits produisent simplement moins d’énergie par unité. Cela signifie que les réactions en chaîne incontrôlées menant à des catastrophes comme Tchernobyl sont moins susceptibles de se produire.

Lorsqu’ils sont combinés avec les améliorations de la technologie nucléaire de 4^ème génération, cela peut rendre les SMR plusieurs ordres de grandeur plus sûrs que les anciennes conceptions.

Enfin, parce que les SMR sont composés de plusieurs sous-unités, cela permet une grande flexibilité dans la production finale d’énergie, sans avoir à effectuer une révision complète à chaque fois.

La production plus faible ouvre également de nouvelles applications, comme la production d’énergie sur site pour les sites industriels ou les bases militaires, ce qui pourrait aider à décarboniser les opérations qui sont presque impossibles à alimenter uniquement avec des énergies renouvelables.

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

PDG de Rolls Royce

Comme bonus final, la taille plus petite des SMR permet de les installer sur le site de « normales » centrales électriques au charbon, comme les centrales au charbon déclassées, en réutilisant l’infrastructure de réseau existante ainsi que en réduisant la demande de terres pour le projet. Au moins, tant que vous obtenez l’approbation de la Commission de réglementation nucléaire (NRC) pour la zone de planification d’urgence de la centrale nucléaire, comme l’a fait la société NuScale après un processus d’approbation éprouvant de 7 ans.

Source : NuScale

NuScale

Position concurrentielle de NuScale

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

Notamment, NuScale est la seule technologie SMR certifiée par la Commission de réglementation nucléaire des États-Unis (NRC).

Fondée en 2007, la société a très tôt parié sur les SMR, à une époque où l’énergie nucléaire en général semblait être sur une trajectoire de déclin permanent, notamment après l’incident 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, la société se dirige vers sa première livraison commerciale, qui devrait être réalisée autour de 2030.

Une conception modulaire, mais connue

Les réacteurs VOYGR de NuScale peuvent être transportés de l’usine aux sites de centrales électriques sur le plateau d’un très grand camion. Ils produisent chacun 77 MWe (mégawatts équivalents) ou capacité électrique, avec jusqu’à 12 modules possibles par centrale (924 MWe)

Source : NuScale

Ces réacteurs devraient avoir une durée de vie de 60 ans et plus.

La technologie derrière cela est la technologie nucléaire à eau légère (LWR) éprouvée et testée. Même si elle peut être moins innovante que d’autres conceptions utilisant le thorium, les sels fondus, les réacteurs rapides ou les centrales électriques flottantes, cela a aidé à sécuriser l’approbation des régulateurs et à réduire les risques de développement.

Cela tire également parti de la chaîne d’approvisionnement nucléaire existante, des capteurs aux assemblages de combustible à l’uranium, des grues de réacteur aux systèmes de contrôle.

Source : NuScale

Ces SMR sont également « sûrs en cas d’abandon », ce qui signifie qu’ils restent sûrs même sans intervention humaine, en se refroidissant naturellement si ils ne sont pas entretenus.

Cela inclut une autre fonctionnalité : une période de « rétablissement » illimitée, définie comme le temps entre les opérations normales et les dommages irréversibles au réacteur en cas d’arrêt non planifié. La plupart des autres réacteurs nucléaires à eau légère (LWR) ont une période de rétablissement de quelques jours, ce qui les rend moins sûrs en cas de catastrophe.

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

Source : NuScale

Applications

Réseau électrique

L’application principale évidente des centrales nucléaires est la production d’électricité pour le réseau électrique. À mesure que les efforts pour décarboniser notre mix énergétique augmentent, la demande d’électricité augmente également. C’est parce qu’une grande partie de la consommation d’énergie aujourd’hui n’est pas encore électrifiée, comme les transports (voitures au gaz) ou le chauffage (fourneaux au pétrole ou au gaz).

Comme les SMR de NuScale peuvent être mis en œuvre sur le site de centrales électriques au charbon déclassées, ils nécessitent très peu d’investissements dans des infrastructures de réseau supplémentaires pour remplacer les centrales au charbon.

IA

La demande d’énergie des centres de données devrait passer de 3-4 % de la consommation d’électricité totale en 2023 à 11-12 % en 2030. Cela équivaut à la consommation d’électricité actuelle d’un tiers des foyers américains.

Un problème supplémentaire est que, compte tenu des dizaines ou même des centaines de milliards de dollars de capitaux investis dans ces centres de données, des opérations continues sont impératives. Étant donné que nous parlons d’une consommation à l’échelle des gigawatts, s’appuyer sur des énergies renouvelables instables et variables peut être une proposition risquée.

C’est pourquoi toutes les grandes sociétés de technologie sont maintenant en train d’imiter Microsoft avec son accord pour rouvrir une centrale nucléaire entière et verrouiller toute sa production pour ses centres de données IA, et sécuriser à l’avance une énergie nucléaire stable pour elles.

Applications industrielles

De nombreux processus industriels nécessitent des températures très élevées, souvent sous la forme de vapeur surchauffée. Cela peut inclure, par exemple, la production de papier, d’ammoniac (un engrais et un composant clé des explosifs), d’acier, de plastiques ou même de désalinisation de l’eau de mer (un réacteur de 77 MW peut fournir l’énergie nécessaire pour 77 millions de gallons / 290 millions de litres d’eau par jour).

Source : NuScale

Actuellement, ce type de processus, en particulier ceux nécessitant les températures les plus élevées, est alimenté dans sa grande majorité par des combustibles fossiles, en particulier le gaz naturel.

Cela peut théoriquement être avantageusement remplacé par des centrales nucléaires, en particulier dans la mesure où la production d’électricité est déjà le résultat de la production de vapeur surchauffée critique par le cœur du réacteur.

Cependant, la conception traditionnelle des centrales nucléaires avait une production qui était simplement trop grande pour être facilement intégrée à une opération industrielle normale comme un laminoir. Les contraintes réglementaires et spatiales, ainsi que le manque de conceptions modulaires standard, étaient un problème.

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

Hydrogène

Étant donné que l’hydrogène est considéré comme une alternative aux combustibles fossiles, la manière de produire l’énergie pour la génération d’hydrogène est toujours débattue. D’une part, les énergies renouvelables pourraient être moins chères au kilowatt, mais l’intermittence signifie que la centrale de production d’hydrogène coûteuse pourrait être inactives pendant de longues périodes.

Le réacteur NuScale pourrait produire 50 tonnes métriques d’hydrogène par jour, ou la consommation de 38 000 voitures avec des piles à combustible.

Modèle économique de NuScale

Même si elles sont petites et modulaires, les projets de centrales nucléaires sont un investissement majeur, avec 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 elle-même.

NuScale a conclu un partenariat avec la plate-forme d’investissement privé ENTRA-1 et la société de gestion d’actifs privés Habboush Group pour répondre à ce problème. Les deux sociétés de placement spécialisées dans le financement et l’exploitation de l’énergie et des infrastructures.

Cela offre des options flexibles aux sociétés qui souhaitent mettre en œuvre la technologie SMR : elles peuvent soit simplement acheter l’énergie produite, soit exploiter la centrale, soit posséder et exploiter la centrale, en fonction de leurs préférences.

Par exemple, une société d’électricité avec de l’expérience dans le domaine nucléaire voudra probablement posséder et exploiter directement la centrale. Cependant, une usine chimique préférera probablement signer un accord d’achat à long terme pour la vapeur surchauffée produite.

Projets en cours

Alors que les obstacles technologiques et réglementaires sont repoussés, NuScale est maintenant activement en train de développer son carnet de commandes. Cela comprend jusqu’à présent des projets sur trois continents, par exemple :

Amérique du Nord

• Standard Power en Ohio et en Pennsylvanie, pour près de « deux gigawatts d’énergie propre et fiable ».
• The Prodigy Marine Power Station au Québec a déployé 1 à 12 réacteurs pour la production de carburants propres tels que l’hydrogène et l’ammoniac à grande échelle.

Europe

• RoPower Nuclear : Un projet en Roumanie avec Nuclearelectrica (l’opérateur national de centrales nucléaires) pour déployer 6 réacteurs VOYGR pour 462 MWe de production d’électricité sans carbone.
• KGHM Polska Miedź en Pologne, pour déployer des réacteurs VOYGR en tant que solution de réaffectation du charbon pour les centrales électriques existantes, avec un déploiement possible dès 2029.
• Getka & UNIMOT en Pologne, également pour remplacer les centrales au charbon.
• Energoatom en Ukraine, avec pour objectif de déployer des VOYGR dès la fin de la guerre pour reconstruire le réseau énergétique du pays.

Asie

• Indonesia Power, qui examine une installation proposée de 462 mégawatts en partenariat avec Fluor Corporation et la société japonaise JGC Corporation.
• GS Energy en Corée du Sud, pour une commande de 6 réacteurs VOYGR qui pourrait commencer en 2028 et être achevée d’ici 2030 pour alimenter le nouveau complexe industriel de l’hydrogène à Uljin.

Finances de NuScale

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

Cependant, la société subit une perte nette d’environ 50 millions de dollars chaque trimestre, ce qui reflète les dépenses d’exploitation de la société. Cela signifie que, jusqu’à ce qu’elle n’ait pas commencé à vendre et/ou à exploiter pleinement les réacteurs VOYGR, la société aura besoin de nouveaux apports de trésorerie pour rester à flot.

Heureusement, le cours de l’action a récemment augmenté, ce qui l’aidera à lever plus d’argent sans diluer trop 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 warrants, en plus des 252,2 millions d’actions en circulation (au 31 décembre 2024).

Source : NuScale

Conclusion

Dans un domaine très réglementé et techniquement complexe, il peut être très payant d’être un précurseur. Non seulement cela donne un avantage pour atteindre le marché en premier, mais cela peut même aider une société à façonner l’avenir de l’environnement réglementaire et des attentes des clients potentiels.

NuScale a été un pionnier dans la technologie SMR et est toujours leader dans l’industrie. 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 niveau de complexité qui pourrait s’avérer problématique, à la fois en ingénierie et auprès des régulateurs.

Au lieu de cela, NuScale s’est concentré sur la technologie à eau légère éprouvée, en changeant simplement son échelle. Cela devrait l’aider à avancer plus rapidement et à devenir l’action SMR la plus connue sur le marché.

Ainsi, potentiellement, après une vague de croissance boursière dans des segments tels que les VE et l’IA, la prochaine étape pourrait être une vague de croissance dans la production d’énergie capable d’alimenter ces secteurs avec une énergie sans carbone.

Les investisseurs devront cependant se rappeler qu’il s’agit d’un secteur très gourmand en capital, et que l’énergie nucléaire évolue plus lentement que d’autres secteurs technologiques, ce qui signifie que la patience et une grande tolérance à la volatilité seront nécessaires.