NuScale (SMR) en lumière : Réacteurs nucléaires standardisés construits en série

Des grands aux petits réacteurs modulaires

Les centrales nucléaires ont tendance à être des projets massifs. La production est exprimée en gigawatts, les investissements requis s’élèvent à des dizaines de milliards, et les délais de construction s’étendent sur des années, voire des décennies. Cela engendre quelques problèmes:

• Il est difficile d’obtenir des financements publics en raison du décalage temporel massif entre le lancement du projet et la date de la première production d’énergie.
• Ce n’est pas adapté aux petits pays ou aux zones isolées, et cela nécessite dans une certaine mesure que l’ensemble du réseau électrique soit adapté à la centrale nucléaire.
• Lorsqu’un problème survient, au lieu d’un incident localisé, cela peut devenir une catastrophe à l’échelle du continent.
• Chaque projet massif est une conception expérimentale sur mesure, empêchant l’industrie de développer une quelconque standardisation de son processus de production.

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

Une partie de cela pourrait être résolue par 4^th génération de centrales nucléaires, qui utilisent des conceptions nouvelles et plus sûres. Mais une autre approche appelée SMR (Small Modular Reactors) explore une nouvelle façon de fissionner les atomes pour produire de l’énergie et résoudre les deux problèmes à la fois.

Source: IAEA

La demande de davantage d’énergie nucléaire explose actuellement, alimentée par un mélange de centres de données IA très gourmands en énergie et par la prise de conscience que la production intermittente des renouvelables pose problème tant que nous n’aurons pas mis à l’échelle des systèmes de batteries suffisants, 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 nous construisons avions et navires:

• Un modèle standardisé permet la réutilisation du même design d’innombrables fois, répartissant les coûts de R&D.
  • Cela signifie également l’interchangeabilité des pièces de rechange et des coûts de formation moindres au fil du temps.
• Fabriqués et assemblés en série, dans une usine dédiée, permettant d’accumuler de l’expérience et des économies d’échelle.
• Transportés sur les sites où ils sont nécessaires depuis l’usine.

En théorie, cela devrait offrir des économies d’échelle radicales, chaque réacteur supplémentaire réutilisant la main‑d’œuvre qualifiée, les machines et les configurations précédentes. Par exemple, la construction d’un réacteur SMR devrait prendre environ trois ans au lieu des 5‑10 ans habituels (parfois 15‑20 ans dans les pires cas, comme la centrale Vogtle en Géorgie).

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

Lorsqu’ils sont combinés aux améliorations de la technologie nucléaire de 4^th génération, les SMR peuvent être plusieurs ordres de grandeur plus sûrs que les conceptions plus anciennes.

Enfin, comme les SMR sont composés de plusieurs sous‑unités, ils offrent une grande flexibilité dans la puissance finale, sans devoir procéder à une refonte complète à chaque fois.

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

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

PDG de Rolls Royce

En bonus final, la petite taille des SMR permet de les installer sur le site d’« centrales fossiles » « normales », comme les centrales à charbon désaffectées, réutilisant ainsi l’infrastructure de réseau déjà existante et réduisant la demande en terrain du projet. Bien sûr, cela nécessite l’approbation de la Nuclear Regulatory Commission (NRC) pour la zone de planification d’urgence de la centrale nucléaire, comme l’a obtenu NuScale après un processus éprouvant de sept ans.

Source: NuScale

NuScale

Position concurrentielle de NuScale

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

Il convient de noter que NuScale est la seule technologie SMR certifiée par la Nuclear Regulatory Commission (NRC) des États‑Unis.

Fondée en 2007, l’entreprise a très tôt parié sur les SMR, à une époque où l’énergie nucléaire semblait suivre une trajectoire de déclin permanent, surtout après l’incident de Fukushima en 2011. À ce jour, 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, prévue aux alentours de 2030.

Un design modulaire, mais connu

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

Source: NuScale

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

La technologie sous‑jacente est le réacteur à eau légère (LWR) éprouvé. Bien qu’il soit moins innovant que d’autres conceptions utilisant le thorium, la haute pression, etc., cela a facilité l’obtention de l’approbation des régulateurs et a réduit les risques du processus de développement.

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

Source: NuScale

Ces SMR sont également « walk‑away safe », c’est‑à‑dire qu’ils restent sûrs même sans intervention humaine, se refroidissant naturellement s’ils ne sont pas entretenus.

Cela inclut une autre caractéristique: une « période de coping » illimitée, définie comme le temps entre le fonctionnement normal et les dommages irréversibles du réacteur en cas d’arrêt non programmé. La plupart des autres réacteurs à eau légère ont une période de coping de quelques jours, les rendant intrinsèquement moins sûrs en cas de catastrophe.

Les réacteurs NuScale peuvent également redémarrer sans un réseau électrique actif, 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. À mesure que les efforts pour décarboniser notre mix énergétique augmentent, le besoin en électricité croît également. En effet, une grande partie de la consommation énergétique actuelle n’est pas encore électrifiée, comme les transports (voitures à essence) ou le chauffage (fournaises au fioul ou au gaz).

Comme les SMR de NuScale peuvent être implantés sur le site d’anciennes centrales à charbon désaffectées, ils nécessitent très peu d’investissement supplémentaire dans l’infrastructure du réseau pour remplacer les centrales fossiles.

IA

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

Un problème supplémentaire est que, compte tenu des dizaines voire des centaines de milliards de dollars de capitaux investis dans ces centres de données, une exploitation continue est indispensable. Nous parlons d’une consommation à l’échelle du GW ; dépendre d’énergies renouvelables instables et variables peut être une proposition risquée.

C’est pourquoi les grandes entreprises technologiques s’efforcent maintenant d’imiter Microsoft avec son accord de réouverture d’une centrale nucléaire entière et de verrouillage de toute sa production pour ses centres de données IA (MSFT ), sécurisant ainsi à l’avance une énergie nucléaire stable pour elles.

Applications industrielles

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

Source: NuScale

Actuellement, ce type de processus, en particulier celui nécessitant la température la plus élevée, est majoritairement alimenté par des combustibles fossiles, surtout le gaz naturel.

En théorie, cela pourrait être remplacé avantageusement par des centrales nucléaires, d’autant plus que la production d’électricité résulte déjà de la production de vapeur ultra‑chaude supercritique par le cœur du réacteur.

Cependant, la conception traditionnelle des centrales nucléaires produisait une puissance trop importante pour être facilement intégrée à une opération industrielle normale comme une aciérie. Les contraintes réglementaires et d’espace, ainsi que l’absence de conceptions modulaires prêtes à l’emploi, posaient également problème.

Les SMR permettent de lever toutes ces objections simultanément, grâce à une puissance moindre par unité, une charge réglementaire réduite et des conceptions plus flexibles. Les réacteurs NuScale devraient pouvoir produire 500 000 livres de vapeur par heure, à 1 500 psia et 500 °C.

Hydrogène

Le fait que l’hydrogène soit considéré comme une alternative aux combustibles fossiles soulève encore la question de la façon de produire l’énergie nécessaire à sa génération. D’une part, les renouvelables pourraient être moins chères à la kilowatt‑heure, mais l’intermittence signifie que l’usine de production d’hydrogène coûteuse pourrait rester inactive trop longtemps.

Le réacteur de NuScale pourrait produire 50 tonnes métriques d’hydrogène par jour, soit la consommation de 38 000 voitures à pile à combustible.

Modèle économique de NuScale

Même lorsqu’ils sont petits et modulaires, les projets de centrales nucléaires représentent 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 presque aussi crucial que l’ingénierie et la science elles‑mêmes.

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

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

Par exemple, une société d’électricité disposant d’une expérience en énergie nucléaire voudra probablement posséder et exploiter directement la centrale. En revanche, une usine chimique préférera probablement signer simplement un contrat d’achat à long terme pour la vapeur haute température produite.

Projets en cours

Alors que les obstacles technologiques et réglementaires sont repoussés dans le rétroviseur, NuScale développe activement son carnet de commandes. Cela comprend jusqu’à présent des projets sur trois continents, par exemple:

Amérique du Nord

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

Europe

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

Asie

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

Finances de NuScale

Alors que l’entreprise commence à générer des revenus grâce à des accords comme celui avec RoPower en Roumanie, elle commence à enregistrer quelques revenus après près de deux décennies de « mode start‑up ».

Pourtant, l’entreprise subit une perte nette d’environ 50 M$ chaque trimestre, reflétant ses dépenses opérationnelles. Cela signifie que tant qu’elle n’a pas commencé à vendre et/ou exploiter pleinement les réacteurs VOYGR, elle aura besoin de davantage d’injection de liquidités pour rester à flot.

Heureusement, le cours de l’action a récemment augmenté, ce qui l’aidera à lever plus de capitaux sans trop diluer les actionnaires existants.

Les investisseurs potentiels doivent également être conscients de l’existence de 31,4 M d’actions sous forme d’options et de bons de souscription, en plus des 252,2 M d’actions en circulation (en date de décembre 2024).

Source: NuScale

Conclusion

Dans un domaine fortement réglementé et très techniquement complexe, être un pionnier peut rapporter énormément. Non seulement cela donne un avantage pour atteindre le marché en premier, mais cela peut même aider une entreprise à façonner l’avenir du cadre réglementaire et les attentes des clients potentiels.

NuScale a été un pionnier de la technologie SMR et continue de mener l’industrie. D’autres technologies nucléaires comme le thorium, les sels fondus, les réacteurs rapides ou les centrales flottantes pourraient toutes être intégrées aux SMR. Cependant, cela ajoute un niveau supplémentaire de complexité qui pourrait poser problème, tant du point de vue de l’ingénierie que des régulateurs.

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

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

Les investisseurs devront toutefois se rappeler que la production d’énergie est une industrie très intensive en capitaux, et que l’énergie nucléaire progresse plus lentement que les autres secteurs technologiques, ce qui signifie qu’une patience et une forte tolérance à la volatilité seront nécessaires.