Lorsqu'une des grandes plaques tectoniques de la Terre s'est enfoncée sous une autre au large de la côte est du Japon en mars 2011, elle a généré un violent tremblement de terre et déclenché un tsunami dont les vagues ont atteint une hauteur de 20 pieds ou plus. Cette combinaison dévastatrice a tué des dizaines de milliers de personnes et déclenché une crise nucléaire lorsque l'eau de mer a inondé le site de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi, coupant l'électricité et désactivant les équipements de sécurité de secours.
Les équipes n’ont pas réussi à maintenir les réacteurs au frais, ce qui a entraîné la fonte du combustible, des explosions d’hydrogène et le rejet de matières radioactives. Plus de neuf mois se sont écoulés avant que les autorités n'annoncent que les réacteurs étaient dans un état stable d'arrêt à froid. Des problèmes de sécurité ont également entraîné la fermeture de presque toutes les autres centrales nucléaires du Japon.
L'événement de Fukushima - le pire accident nucléaire survenu depuis Tchernobyl en 1986 - a assombri l'énergie atomique et les espoirs naissants de l'industrie en vue d'une "renaissance nucléaire". Plus de deux ans plus tard, le Japon n'a redémarré que deux des 54 réacteurs du pays. Les dangers persistent à Fukushima, les travailleurs luttant pour contenir les fuites d'eaux usées radioactives. L'Allemagne et la Suisse ont décidé de sortir du nucléaire et de nombreux autres pays réévaluent leurs ambitions nucléaires. En juin 2011, les électeurs italiens ont rejeté le programme nucléaire de leur pays lors d'un référendum.
Pourtant, pour un monde de plus en plus énergivore, le nucléaire reste une source d'énergie extrêmement fiable, sans émissions de dioxyde de carbone, et un moyen intéressant de diversifier ses sources d'énergie et de s'éloigner de sources telles que le charbon, contribuant au changement climatique. "Nous avons besoin d'une renaissance de certaines technologies pouvant remplacer le charbon", a déclaré Per Peterson, professeur en génie nucléaire à l'Université de Californie à Berkeley. Les centrales au charbon et les centrales nucléaires sont coûteuses à construire, mais capables de fournir une alimentation fiable 24h / 24 avec des coûts de combustible relativement bas. "Il est difficile de voir comment vous pourriez remplacer le charbon si vous n'incluez pas le nucléaire", dit Peterson.
À l'échelle mondiale, l'avenir du nucléaire repose de plus en plus en Chine et en Inde. "La renaissance nucléaire est en cours, mais principalement en dehors des États-Unis", a déclaré Dan Lipman, directeur exécutif des programmes fournisseurs stratégiques du Nuclear Energy Institute, un groupe industriel. Sept des 66 usines actuellement en construction dans le monde se trouvent en Inde. Et la Chine a raccordé son 17e réacteur nucléaire au réseau électrique en février.
L’histoire est plus mitigée aux États-Unis, même si le pays est le premier producteur mondial d’électricité nucléaire. Jusqu'à récemment, 104 réacteurs dans 31 États fournissaient environ 19% de l'électricité du pays. La US Energy Information Administration s'attend à ce que les nouveaux réacteurs ajoutent environ 5, 5 gigawatts - ce qui correspond à près de trois barrages Hoover - de capacité nucléaire d'ici 2025. Ce printemps, la construction de deux nouveaux réacteurs a commencé pour la première fois en 30 ans.
Mais les bas prix du gaz naturel ont réduit les revenus des propriétaires d’usines. La flotte a perdu 102 réacteurs ce printemps en raison de la fermeture d’usines, le dernier exemple étant la centrale nucléaire de Kewaunee, dans le Wisconsin, dont les bénéfices ont été réduits à néant par la surabondance de gaz naturel. L'arrêt a permis de prédire que d'autres fermetures pourraient se produire alors que les anciennes centrales nucléaires ont du mal à faire face à la concurrence. Duke Energy a abandonné les projets de deux nouveaux réacteurs en Caroline du Nord et a officiellement mis hors service son réacteur de Crystal River - en Floride pendant deux ans - après des décennies d’exploitation, après avoir opté pour la fermeture plutôt que pour la réparation. Selon les prévisions de l'EIE, le gaz naturel et les énergies renouvelables absorberont de plus grandes parts d'un gâteau énergétique américain en pleine croissance, en fonction des prix et des subventions.
L’accident nucléaire de Three Mile Island, dans le centre de la Pennsylvanie, survenu en 1979, à l’instar de Fukushima, a eu lieu à un moment similaire de la croissance nucléaire. Au moment de la catastrophe de Tchernobyl, cependant, cette croissance avait commencé à ralentir. Elle a stagné non seulement en raison de préoccupations accrues en matière de sécurité, mais également en raison de la baisse des prix des combustibles fossiles, conjuguée aux longs retards, aux budgets en hausse et aux charges de financement élevées qui ont caractérisé la construction de nouvelles installations dans les années 1980 et 90. Alors, comme maintenant, l’économie du nucléaire s’est avérée décourageante.
L’intérêt pour le nucléaire a finalement été ravivé. Selon Lipman, à partir de 2005 environ, une confluence de facteurs a alimenté la construction. La croissance économique a stimulé la demande en électricité et les prix du gaz naturel, qui étaient historiquement volatils, étaient à la hausse. La loi sur la politique énergétique de 2005 prévoyait des garanties de prêt et d’autres mesures incitatives pour les nouvelles centrales nucléaires. La demande d’électricité résidentielle dans les États du sud-est, en particulier en Floride, "augmentait comme un gangbusters", dit-il. De plus, pendant un moment, il semblait possible que la régulation du climat rende l'énergie du charbon plus coûteuse.
Le timing était parfait. "Une jeune génération [avait] oublié ou n'avait pas vécu à Three Mile Island et à Tchernobyl", déclare Edwin Lyman, scientifique senior du programme de sécurité mondiale de l'Union of Concerned Scientists à Washington, DC
Bien que certains Américains se soient montrés ouverts à l'idée d'augmenter le nombre de centrales nucléaires, le public reste divisé sur cette question. Cinq mois avant la catastrophe de Fukushima, 47% des Américains interrogés par le Pew Research Center étaient favorables à l'utilisation croissante de l'énergie nucléaire. Immédiatement après la crise, le soutien a chuté à 39%, mais les opinions se sont quelque peu assouplies depuis.
Un public plus réceptif ne peut ouvrir la porte que pour le nucléaire. "Ils ne pouvaient pas résoudre les problèmes économiques liés à l'énergie nucléaire, avant même que Fukushima se produise", a déclaré Lyman. La crise au Japon de 2011 "a jeté une autre clé à molette dans les travaux."
Le nucléaire a parfois été présenté comme une arme importante dans la lutte contre le changement climatique, mais "le niveau de déploiement de l'énergie nucléaire dont vous auriez besoin au cours des deux prochaines décennies pour réduire le réchauffement de la planète serait tellement énorme que ce ne serait tout simplement pas faisable, "Dit Lyman.
Et après Fukushima, la sécurité est à nouveau un sujet de préoccupation. Parmi les leçons à tirer de la catastrophe, il y a la nécessité de se préparer à des séquences d'événements improbables, explique Peterson, de Berkeley. Après le 11 septembre, la Nuclear Regulatory Commission, chargée de réglementer le secteur nucléaire américain, a commencé à examiner des menaces négligées, voire improbables, de dommages étendus, telles que «que ferions-nous si des terroristes détournaient un avion et décidaient de le faire voler Le CNRC a examiné les dommages que subiraient les systèmes de sécurité d’une centrale dans un tel scénario, dit-il, et exige maintenant que les centrales acquièrent un équipement de secours portable en guise de sauvegarde.
Ce qui n’a pas été pris en compte, c’est la possibilité qu’un seul événement ou une combinaison de risques naturels entraîne la destruction de plusieurs réacteurs dans une centrale, chacun exigeant une intervention d’urgence et les efforts d’un personnel qualifié. Plus du tiers des centrales nucléaires aux États-Unis possèdent actuellement deux réacteurs ou plus. Et pourtant, les plans d'intervention d'urgence ne prévoyaient qu'un seul échec. "Aux États-Unis, nous avions toujours pensé que cela arriverait à l'une des unités", a déclaré Joe Pollock, vice-président des opérations nucléaires de l'Institut de l'énergie nucléaire. "Nous devons être en mesure de traiter toutes les unités simultanément dans tous nos plans et préparations."
Selon Pollock, les centrales nucléaires américaines sont désormais mieux équipées pour faire face aux urgences, mais les critiques affirment que les réformes n’ont pas été suffisamment poussées. L'Union of Concerned Scientists a averti que de nombreux réacteurs aux États-Unis auraient bien pu faire pire que Fukushima Daiichi en cas de défaillance du système de refroidissement, car leurs piscines de combustible épuisé sont plus compactes et plus difficiles à refroidir en cas d'urgence. Le groupe estime que les usines devraient être capables de résister à une panne de courant de 24 heures sur 24 sans recourir à des équipements portables, au lieu des huit heures recommandées, bien que non requises, par un groupe de travail du CNRC organisé en réponse à Fukushima. fonctionner pendant une semaine complète sans assistance hors site, au lieu de trois jours seulement.
Les nouveaux réacteurs dotés de systèmes de refroidissement passifs, tels que l'AP1000 de Westinghouse, montrent les étapes pour améliorer la sécurité. Plutôt que des pompes et des générateurs diesel, l’AP1000 utilise la convection naturelle, la gravité et l’évaporation de l’eau pour éviter la surchauffe et l’accumulation de pression sans recourir à une alimentation externe ni même à l’opération de l’opérateur. Il est conçu pour résister à 72 heures de panne totale de la station. Quatre réacteurs AP1000 sont en construction en Chine et deux unités sont prévues pour la centrale nucléaire VC Summer en Caroline du Sud.
Même dans ce modèle avancé, Westinghouse a pu identifier des domaines d’amélioration potentiels après l’accident de Fukushima. Lipman a déclaré que la société "est revenue en arrière et a examiné la conception de manière très significative pour voir quel type de modifications devait être apportée", discutant de modifications de conception telles que le positionnement des batteries plus haut ou l'installation de portes étanches pour la protection contre les inondations. AP1000 pourrait subir un événement similaire à celui qui a paralysé Fukushima Daiichi.
Les futurs réacteurs nucléaires pourraient éviter certains des coûts et des problèmes de sécurité associés aux géants actuels de plus de 1 000 mégawatts en réduisant leurs effectifs. Le département de l'Énergie des États-Unis a pour objectif ambitieux de mettre au point une technologie pour les réacteurs plus petits, autonomes et principalement fabriqués en usine, déployés au cours de la prochaine décennie. Connus sous le nom de petits réacteurs modulaires, ces mini-centrales nucléaires auraient une puissance électrique équivalente à moins de 300 mégawatts et seraient suffisamment compactes pour être expédiées par chemin de fer ou par camion. Les chercheurs travaillent déjà sur des dizaines de concepts différents dans le monde entier.
Un type prometteur est connu sous le nom de réacteur à eau sous pression intégré. Baptisé mPower, ce modèle de la société d'équipement nucléaire Babcock & Wilcox requiert deux modules équivalents à 180 mégawatts pouvant fonctionner pendant quatre ans sans ravitaillement en combustible, soit deux fois plus longtemps que les réacteurs actuels. Et ils sont suffisamment petits pour utiliser potentiellement les infrastructures existantes des centrales à charbon vieillissantes, ce qui permet de donner une nouvelle vie aux centrales à charbon des années 1950 après leur mise hors service. Les coûts estimés pour déployer des SMR vont de 800 millions à 2 milliards de dollars par unité, soit environ le cinquième du coût des grands réacteurs.
"Il est vraiment beaucoup plus facile de concevoir de petits réacteurs sûrs", déclare Peterson. Avec les grands réacteurs, il existe un risque de développer des "points chauds" dans le combustible. «Une fois que le carburant est endommagé, il devient plus difficile de refroidir et les dommages peuvent ainsi se propager», explique Peterson. De plus petits réacteurs bien conçus, capables d’éviter ce problème et peut-être même d’éviter le recours à des équipements externes et à une prise de décision humaine faillible en temps de crise, peuvent être «intrinsèquement plus sûrs», dit-il. Cependant, le degré auquel de petits réacteurs modulaires pourraient améliorer la sécurité dans le monde réel reste incertain.
Les avantages en termes de coûts ne sont pas garantis non plus. "L'histoire de l'énergie nucléaire a conduit les réacteurs à devenir de plus en plus grands", afin de tirer parti des économies d'échelle, a déclaré Lyman. "Si vous voulez rendre les petits réacteurs compétitifs par rapport aux grands, vous devez réduire les coûts d'exploitation", déclare-t-il. "Vous devez réduire les coûts de main-d'œuvre de manière irresponsable. Il n'est pas prouvé qu'il est sûr de réduire le opérateurs [et] du personnel de sécurité tout en maintenant la sécurité. " Il est possible de rendre un petit réacteur plus sûr qu'un gros réacteur, ajoute-t-il, "mais cela ne se produira pas automatiquement."
Quelle que soit la technologie innovante susceptible de remplacer ou de remplacer les réacteurs d’aujourd’hui, la route est longue. «Même les plantes les plus étudiées ont beaucoup de mystères», explique Lyman. Les efforts déployés par Fukushima pour examiner ces inconnus et éliminer les risques inutiles pourraient être trop brefs pour apporter des changements durables. Cette fois, Lyman affirme: bien si le changement devait se produire avant la catastrophe. "
