«Natrium», le réacteur de Bill Gates
La SES affirme sans relâche qu'il n'y a pas eu de progrès dans la technologie de l'énergie nucléaire depuis des décennies. Pour prouver le contraire, l'ECS présentera dans les prochaines newsletters de nouveaux types de réacteurs qui sont sur le point d'être commercialisés ou qui sont déjà sur le marché. Nous commençons par le réacteur «Travelling Wave» de Bill Gates.
«Terra Power», l'entreprise cofondée par Bill Gates, a baptisé son réacteur «Natrium». Il s'agit d'un surgénérateur rapide dans une configuration particulière, qui peut utiliser du plutonium produit sur place et qui est refroidi avec du sodium liquide au lieu de l'eau.
Les débuts de ce développement remontent à 2010, lorsque l'idée d'un réacteur à « onde progressive » a été mise en œuvre par la société TerraPower, nouvellement créée. Dès 2015, les premiers essais ont pu être réalisés et un accord a été conclu avec un constructeur de réacteurs chinois. En janvier 2019, le projet a subi un revers cuisant lorsque la première administration Trump a interdit toute nouvelle coopération avec la Chine. Il a fallu tout recommencer depuis le début dans l'État de Washington.
L'idée du réacteur «Traveling Wave» est génialement simple : il fonctionne comme un cigare, un gros cigare. Il est composé d'uranium naturel. Il est allumé avec de l'uranium 235 enrichi. Cela crée une réaction en chaîne contrôlée. Les neutrons qui en résultent transforment l'uranium 238 voisin en plutonium 239, qui est fissile comme l’est l’uranium 235. Lorsque suffisamment de Pu-239 s'est formé, la zone avec la réaction en chaîne se déplace et laisse derrière elle des produits de fission sous forme de cendres.
Cependant, on ne peut pas construire un réacteur sous cette forme simplifiée. Il serait impossible de le contrôler et le transport de la chaleur vers les turbines qui produisent de l’électricité poserait problème. On choisit donc la forme d’un réacteur classique avec des barres de combustion et de contrôle dans un bassin cylindrique.
Dans ce concept, les neutrons ne sont pas ralentis («modérés»). Pourquoi, alors que les neutrons lents sont 500 fois plus efficaces pour la fission? Parce que les neutrons rapides sont plus efficaces pour transformer l'U-238 en Pu-239. Les neutrons rapides peuvent également fissionner les «transuraniens» - sans aucun accélérateur, comme celui dont Transmutex a besoin.
L'uranium enrichi se trouve au centre, entouré de barres de combustible en uranium naturel ou de barres de combustible usagées provenant de réacteurs à eau légère ou d'uranium appauvri. Après quelques années, le réacteur est réorganisé. Les barres de combustible centrales ont épuisé leur U-235 et se déplacent vers la périphérie. Dans la deuxième rangée, il y a maintenant suffisamment de Pu-239 pour qu'une réaction en chaîne puisse se produire lorsqu'ils sont amenés au centre. Cela peut continuer pendant des décennies.
Deuxième particularité : le circuit primaire de sodium transfère la chaleur à un circuit de sel liquide. Celui-ci produit la vapeur d'eau qui fait fonctionner les turbines et le générateur. Mais c'est là que le génie du système se révèle : le circuit de sel liquide contient deux grands réservoirs qui stockent la chaleur et peuvent la restituer en cas de besoin. Cela signifie que le réacteur fonctionne en permanence à pleine puissance, mais que la centrale est capable de s'adapter à la charge. Ainsi, la centrale de 350 MW peut fournir 500 MW de puissance pendant plus de 5 heures.
Troisième particularité : le « Natrium » est sur le point d'être construit. Le site (Kemmerer dans le Wyoming) est connu et approuvé et le réacteur vient de recevoir la certification de sécurité de la Nuclear Regulatory Commission (NRC). Tous les fournisseurs de composants, de matériaux et de logiciels sont connus et publiés, et les travaux de construction de la partie non nucléaire ont commencé.
Le permis de construire pour le réacteur est attendu pour 2026 et après une période de construction de 4 ans, la première réaction en chaîne devrait se produire en 2030. En tant que premier réacteur de ce type (FOAK, first of a kind), il sera coûteux. On s'attend à 4 milliards, presque 12 000 dollars par kilowatt. Cependant, les pouvoirs publics ont largement contribué aux coûts de développement. Barakah a coûté 5 000 dollars par kilowatt, et c'est ce coût qui est compétitif. Un NOAK (Nth of a kind) doit donc pouvoir être réalisé à moins de la moitié du coût. Cela devrait être possible avec le lancement de la production de masse.
