L’avenir de l’énergie nucléaire dans un monde à faibles émissions de carbone : commentaires

L’avenir de l’énergie nucléaire dans un monde à faibles émissions de carbone
UNE ÉTUDE DE MIT INTERDISCIPLINAIRE

Compte tenu de l’impact des rapports publiés par le MIT, il est utile d’essayer de comprendre leurs conclusions, leur justification, leur contexte et leurs hypothèses.

Les commentaires suivants sont très préliminaires et limités à deux domaines: «Constatations et recommandations» et «Évaluation avancée de la technologie des réacteurs».

A) Constatations et recommandations

Bien que le rapport fasse des déclarations d’intérêt et qu’il ne soit certainement pas controversé, d’autres déclarations semblent s’appliquer principalement à l’environnement des États-Unis ou, au mieux, au point de vue du «monde occidental».

De plus, le rapport fait un jugement sur les technologies innovantes qui peuvent être discutables pour le moins.

Parmi les déclarations que l’on pourrait définir de «sagesse commune», on peut citer les suivantes:

«Un accent accru sur l’utilisation de pratiques éprouvées de gestion de projet / construction pour augmenter la probabilité de réussite dans l’exécution et la livraison de nouvelles centrales nucléaires» ou:

«Passage de la construction essentiellement sur le terrain d’usines encombrantes et fortement dépendantes du site à une fabrication en série d’installations standardisées».

Aussi:
«En l’absence de standardisation de la conception et d’innovations dans les approches de construction, nous ne pensons pas que les caractéristiques technologiques inhérentes à l’un des réacteurs avancés réduiront les coûts nécessaires à la compétitivité de l’électricité nucléaire par rapport aux autres options de production».

La recommandation suivante est encore plus cruciale (et largement acceptée): «Une évolution vers des conceptions de réacteurs intégrant des caractéristiques de sécurité inhérentes et passives».

Dans d’autres cas, le rapport présente des recommandations de nature plus politique et, pour cette raison, hautement discutables en tant qu’applicabilité générale. Les exemples sont:

a) Les politiques de décarbonisation devraient créer des conditions de concurrence équitables permettant à toutes les technologies de production à faible intensité de carbone d’être compétitives.

b) Les gouvernements devraient établir des sites de réacteurs où les entreprises pourraient déployer des réacteurs prototypes pour les essais et l’exploitation orientés vers l’octroi de licences réglementaires.

c) Les gouvernements devraient établir des programmes de financement autour des essais de prototypes et du déploiement commercial de modèles de réacteurs avancés à l’aide de quatre leviers:

   a) financement des coûts réglementaires des licences,

   b) financement des coûts de recherche et de développement; des jalons techniques spécifiques et (d) le financement de crédits de production pour récompenser la démonstration réussie de nouveaux designs.

 

La mise en œuvre pratique de ces recommandations n’est évidemment pas discutée, car trop de questions spécifiques pourraient être soulevées si l’on considère par exemple Europe ou par ex. Afrique. En outre, même dans ces domaines, différents pays présenteraient des caractéristiques différentes et parfois concurrentes (par exemple, dans le rôle du gouvernement, des finances, de l’industrie, etc.).

Le point clé qui motive les recommandations et déclarations ci-dessus est donné dans le rapport comme suit:

«Le rôle futur de l’énergie nucléaire est toutefois très incertain pour plusieurs raisons: principalement, l’escalade des coûts et, dans une moindre mesure, la persistance de défis historiques tels que l’élimination du combustible usé et les préoccupations concernant la sûreté des centrales nucléaires et la prolifération des armes nucléaires».

Cela ressemble surtout à un «monde occidental», sinon au «point de vue américain». Les motivations du déploiement de l’énergie nucléaire en Asie sont à peine discutées. Ceux qui devraient s’appliquer à l’Afrique sont totalement absents et ceux de la Russie (vision et motivation) ne sont pas pris en compte.

Les trois cas offrent des opportunités pour des modèles de développement spécifiques qui ont leur propre raison d’être et qui dépendent beaucoup de la région, pas nécessairement compatibles avec les recommandations du rapport.

Quant à l’Europe, le cas de l’Allemagne est crucial: l’élimination nucléaire a été dictée par de très fortes motivations politiques, au moment même où la viabilité à long terme du nucléaire d’un point de vue économique était reconnue. Il convient également de noter que les problèmes de coût n’ont pas empêché dans ce pays le déploiement des énergies renouvelables, même si toutes les conséquences ne sont pas encore pleinement comprises.

En France, la part du nucléaire sera très probablement réduite à un mix énergétique plus rationnel. [(sic)] Cependant, à l’heure actuelle, la question des coûts, tout en étant très importante, n’est pas celle qui détermine les caractéristiques du futur mix énergétique. Dans d’autres pays européens, dont le Royaume-Uni, le problème des coûts est certainement pris en compte, mais cela n’empêche pas de fixer des objectifs de déploiement au cours des prochaines décennies.

Ailleurs dans le rapport, il est dit: «La situation a rapidement changé après 2007, alors que de grandes quantités de gaz naturel de schiste bon marché sont devenues disponibles aux États-Unis et que la grande récession a fait baisser la demande et les prix de l’électricité. Depuis lors, les centrales nucléaires aux États-Unis sont devenues de moins en moins rentables et l’industrie a connu une vague de fermetures d’usines ». Cela semble confirmer notre commentaire ci-dessus !

En fait, le rapport admet que: «La construction de nouvelles centrales nucléaires (Agence internationale de l’énergie atomique 2017) s’est poursuivie à un rythme soutenu dans des pays tels que la Corée du Sud, la Chine et la Russie; La construction a également commencé récemment au Moyen-Orient. Bon nombre de ces projets ont été achevés plus ou moins à temps et à un coût sensiblement inférieur à celui de projets comparables en Occident », même si les doutes sont exprimés de manière assez surprenante: « Bien que la validation indépendante soit souvent difficile les coûts publiés dans ces pays » !!

La déclaration suivante est alors la plus cruciale : «… nous affirmons qu’à partir d’aujourd’hui et pour les décennies à venir, la principale valeur de l’énergie nucléaire réside dans sa contribution potentielle à la décarbonisation du secteur énergétique. De plus, nous concluons que le coût est le principal obstacle à la réalisation de cette valeur. Sans réduction des coûts, l’énergie nucléaire ne jouera pas un rôle significatif. »Comment cela peut-il s’appliquer à l’Asie et à l’Afrique ou même à l’Amérique latine? Existe-t-il des besoins et des motivations d’importance égale voire supérieure (dans le rapport, il est dit: «… pays préoccupés par la sécurité et la fiabilité de leur approvisionnement énergétique») de la question des coûts? Les projets asiatiques (en particulier en Chine) ont-ils déjà montré et pratiquement comment mieux contrôler les coûts et les délais?
Qui pourrait négliger la motivation stratégique du déploiement de l’énergie nucléaire En France ?

À cet égard, il est intéressant de noter que l’argument stratégique a été avancé, même au sein de l’administration américaine actuelle, pour justifier un soutien à l’énergie nucléaire.

 

B) Chapitre 3 : Évaluation de la technologie des réacteurs avancés.

La plupart de l’analyse peut être facilement acceptée. Cependant, quelques points importants sont certainement plus discutables:
Dans le rapport, il est indiqué que: «Les innovations dans les réacteurs à neutrons rapides qui sont annoncées sur la base des paramètres du cycle du combustible ne sont pas susceptibles de faire progresser le déploiement commercial». Ceci est une déclaration surprenante compte tenu d’au moins deux problèmes majeurs: 1) La sélection, le paramètre clé du cycle du combustible des réacteurs rapides, est le paramètre crucial pour, par exemple, L’Inde, où le temps de doublement inférieur à 10 ans est l’objectif !! 2) En outre, la question de la disponibilité des ressources et de la manière d’y faire face est un enjeu stratégique majeur pour le déploiement de l’énergie nucléaire à long terme, qui constitue une forte motivation pour le déploiement de réacteurs rapides à forte reproduction.

Sur un autre sujet, dans le même chapitre, il est recommandé que: «Une approche plus innovante du déploiement est nécessaire pour faire progresser la conception de réacteurs avancés moins matures. Sous ce nouveau paradigme, la preuve de concept et la preuve de performance seraient démontrées en utilisant un seul réacteur qui serait: (a) conçu à grande échelle pour réduire les risques d’échelle, (b) conçu avec des marges thermomécaniques conservatrices, (c ) sous licence selon la règle prototype élaborée par la Nuclear Regulatory Commission (NRC) des États-Unis pour assurer la flexibilité et réduire la charge de la preuve généralement attendue dans l’octroi de licences; supprimer certaines contraintes de sécurité sur la conception et permettre des tests intégrés. Grâce à ce nouveau paradigme, le développement des systèmes les moins aboutis pourrait être accéléré et le délai prévu pour le déploiement commercial pourrait être déplacé vers le milieu ou la fin des années 2030. » réacteurs rapides, qui aux États-Unis seront prêts à investir la somme nécessaire? Encore une fois, le bon exemple à analyser vient d’Asie: l’Inde, malgré les difficultés, fait exactement cela, mais utilise une approche essentiellement motivée par des caractéristiques locales très spécifiques du gouvernement, de l’industrie et des relations avec la population.

De plus: «Bien que des dispositifs de sécurité supplémentaires puissent être requis pour autoriser un réacteur prototype, les régulateurs et les demandeurs de licences doivent accepter des conditions (tests expérimentaux et données) permettant de supprimer ces caractéristiques dans les futures usines. dans la mesure où, dans certains cas, cela pourrait se solder par un spectacle en pratique ou au moins pour que le prototype de licence devienne un processus très long et mal défini

Enfin, ce qui semble manquer, c’est une analyse approfondie qui pourrait cibler la recherche (pas seulement les pratiques de gestion ou les politiques gouvernementales volatiles) sur des systèmes spécifiques dotés de caractéristiques spécifiques pour résoudre des problèmes très fondamentaux (avantages des combustibles fondus par rapport aux combustibles solides). cas des réacteurs rapides, rappelant que tout FR classique dans sa configuration opérationnelle n’est pas dans sa configuration la plus réactive). Étant donné que les réacteurs rapides restent une technologie cruciale pour faire face aux besoins en ressources en uranium, cela semble être une question importante et prioritaire à recommander pour une enquête sérieuse et pour promouvoir des collaborations internationales et des objectifs partagés dans une vision plus globale à long terme , en tenant compte de la diversité des situations, des objectifs et des priorités dans les différentes parties du monde.


 

Original text :

The Future of Nuclear Energy in a Carbon-Constrained World

AN INTERDISCIPLINARY MIT STUDY

 

In view of the impact of the reports issued by MIT, it is worthwhile to try to understand their findings, rationale, context and hypotheses.

The following comments are very preliminary and limited to two area: “Findings and recommendations” and “Advanced Reactor Technology Evaluation”.

 

  1. Findings and recommendations

While the report makes statements of interest and certainly not controversial, some other statements seem to apply mostly to the USA environment or at best to a “western world” point of view.

Moreover, the report makes some judgement on innovative technologies which can be debatable to say the least.

Among the statements that one could define of “common wisdom” one can quote the following ones:

“An increased focus on using proven project/ construction management practices to increase the probability of success in the execution and delivery of new nuclear power plants” or:

“A shift away from primarily field construction of cumbersome, highly site-dependent plants to more serial manufacturing of standardized plants”. Also:

“Without design standardization and innovations in construction approaches, we do not believe the inherent technological features of any of the advanced reactors will produce the level of cost reductions needed to make nuclear electricity competitive with other generation options”.

Even more crucial (and widely agreed) is the following recommendation: “A shift toward reactor designs that incorporate inherent and passive safety features”.

In other cases, the report makes recommendations of a more political nature and for that reason highly questionable as general applicability. Examples are:

  1. Decarbonization policies should create a level playing field that allows all low-carbon generation technologies to compete on their merits.
  2. Governments should establish reactor sites where companies can deploy prototype reactors for testing and operation oriented to regulatory licensing.
  3. Governments should establish funding programs around prototype testing and commercial deployment of advanced reactor designs using four levers: (a) funding to share regulatory licensing costs, (b) funding to share research and development costs, (c) funding for the achievement of specific technical milestones, and (d) funding for production credits to reward successful demonstration of new designs.

How to practically implement such recommendations is obviously not discussed, since too many specific issues could be raised if one considers e.g. Europe or e.g. Africa. Moreover, even within those areas, different countries would show different and sometimes competing features (e.g. in the role of Government, finance, industry etc.).

The key point that motivates the above recommendations and statements is given in the report as follows:

Nuclear energy’s future role, however, is highly uncertain for several reasons: chiefly, escalating costs and, to a lesser extent, the persistence of historical challenges such as spent fuel disposal and concerns about nuclear plant safety and nuclear weapons proliferation”.

This looks mostly as a “western world” if not “US centered” point of view. The nuclear energy deployment motivations in Asia are scarcely discussed. Those that should apply to Africa are totally absent and those of Russia (both vision and motivation) are not accounted for.

All three cases offer opportunities for specific development models that have their own rationale and are very much world region dependent, not necessarily consistent with the report recommendations.

As for Europe, the case of Germany is crucial: the nuclear phase-out was dictated by very strong political motivations, exactly in the moment that the long term viability of nuclear from an economic point of view was being recognized. It should also be noted that cost issues did not prevent at all in that country the deployment of renewables even if all consequences are not yet fully understood.

In France the share of nuclear will be very probably reduced towards a more rationale energy mix. However, at present the cost issue while very important, it is not the one dictating the characteristics of the future energy mix. In other European countries including UK, the cost issue is certainly accounted for but it does not prevent to set up deployment goals in the next decades.

Elsewhere in the report it is said: “The situation changed quickly after 2007, as large quantities of inexpensive shale natural gas became available in the United States and the Great Recession depressed electricity demand and prices. Since then, nuclear power plants in the United States have become steadily less profitable and the industry has witnessed a wave of plant closures”. This seems to confirm our comment above!

In fact the report admits that: “New nuclear plant construction (International Atomic Energy Agency 2017) has continued at a steady rate in countries like South Korea, China, and Russia; construction has also recently started in the Middle East. Many of these projects have been completed more or less on time, and likely at significantly lower cost than comparable projects in the West”,  even if doubts are expressed explicitly and in a rather surprising manner: “…although it is often challenging to independently validate the cost figures published in these countries”!!

The following statement is then the very crucial one: “…we contend that, as of today and for decades to come, the main value of nuclear energy lies in its potential contribution to decarbonizing the power sector. Further, we conclude that cost is the main barrier to realizing this value. Without cost reductions, nuclear energy will not play a significant role.” How can this be applied to Asia and Africa or even Latin America? Are there needs and motivations that are of equal or even of higher importance (in the report it is said: “…countries that are concerned about the security and reliability of their energy supply”) of the cost issue? Have Asian projects (in particular in China) shown already and practically how to better control costs and delays?

Who could neglect the strategical motivation of nuclear energy deployment e.g. in France?

In this respect it is interesting to note that the strategic argument has been made even within the present US administration to justify support to nuclear energy.

 

  1. Chapter 3: Advanced Reactor Technology Evaluation.

Most of the analysis can be easily agreed. However a few important points are definitely more debatable:

In the report it is stated that: “Innovations in fast reactors that are advertised on the basis of fuel cycle metrics are unlikely to advance commercial deployment”. This is a surprising statement in view of at least two major issues: 1) Breeding, the key fuel cycle parameter of fast reactors, is the crucial parameter for e.g. India, where doubling times lower than 10 years are the objective!! 2) Moreover, the issue of resources availability and how to cope with that is a key strategic issue for nuclear energy deployment in the long term which is a strong motivation for the deployment of fast reactors with high breeding.

On a different issue, in the same chapter it is recommended that: “A more innovative approach to deployment is needed to advance less mature advanced reactor designs. Under this new paradigm, proof of concept and proof of performance would be demonstrated using a single reactor that would be: (a) designed at full scale to reduce scale-up risks, (b) designed with conservative thermo-mechanical margins, (c) licensed under the prototype rule developed by the U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC) to provide flexibility and reduce the burden of proof typically expected in licensing, and (d) sited on a remote U.S. Department of Energy (DOE) site as an extra precaution to remove some safety constraints on the design and allow for integral testing. Using this new paradigm, development of the least mature systems could be accelerated and the expected timeframe for commercial deployment could be moved up to the mid- to late-2030s.” In the case of e.g. fast reactors, who in the US will be willing to invest the amount of money needed? Once more the good example to analyze comes from Asia: India is doing, despite difficulties, exactly that, but using an approach essentially driven by very specific local features of government, industry and relation with the population.

Moreover: “While additional safety features may be required to license a prototype reactor, regulators and license applicants should agree to conditions (experimental tests and data) that would allow for these features to be removed in future plants.” Can be hardly a general recommendation since in some cases it could end up as a show stopper in practice or at least to make the prototype licensing a very long and ill defined process

Finally, what seems to be missing is an in depth analysis that could focus research (not only managing practices or volatile government policies) on specific systems with specific features to cope with very fundamental issues (e.g. the advantages of molten fuels versus solid fuels in the case of fast reactors, reminding that any classical FR in its operating configuration is not in its most reactive configuration). Since fast reactors are still a crucial technology to cope with uranium resources requirements, this seems a worthwhile and priority issue to recommend for serious investigation and to promote wide international collaborations and share of objectives within a more global long term vision for the role of nuclear energy, accounting for the diversity of situation, goals and priorities in different parts of the world.

Votre commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l’aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion /  Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l’aide de votre compte Twitter. Déconnexion /  Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l’aide de votre compte Facebook. Déconnexion /  Changer )

Connexion à %s