Pourquoi les réacteurs nucléaires avancés profitent à l'industrie et aux États dépendants du charbon

Le fabricant de produits chimiques DowDOW
développera un petit réacteur nucléaire pour des applications industrielles, remplaçant potentiellement le gaz naturel qui est maintenant brûlé à des températures extrêmement élevées pour apporter des modifications aux composés chimiques. Les technologies nucléaires avancées, cependant, permettent d'obtenir le même résultat sans émettre d'émissions de carbone.

Les réacteurs à haute température dits de génération IV sont surtout connus pour la production d'électricité. Mais ils peuvent aussi être utilisés par l'industrie. Parce qu'ils fonctionnent à 800 degrés Celsius, ils peuvent traiter des produits chimiques, dessaler l'eau de mer et produire de l'hydrogène propre pour l'électricité et le transport. Encore mieux : les réacteurs peuvent localiser où se trouvaient autrefois des centrales au charbon fermées, rétablissant la santé économique des régions dévastées du pays.

"L'électricité est le fruit à portée de main", déclare Patrick White, chef de projet pour le Alliance pour l'innovation nucléaire, dans une conversation avec cet écrivain. « Nous n'avons pas encore intégré l'énergie nucléaire aux grandes installations chimiques. Il peut y avoir des ratés et des choses à régler. Mais on verra les premiers réacteurs pour des applications industrielles à la fin de la décennie. Après la construction des quatrième et cinquième réacteurs, les entreprises s'inscriront en masse. L'objectif est la décarbonation.

Plus précisément, Dow s'associe à X-energy pour développer un petit réacteur modulaire sur l'un des sites de Dow le long de la côte du Golfe, qui pourrait être mis en service en 2030. Dow prend également une participation minoritaire dans X-energy. Chaque réacteur modulaire peut générer 80 mégawatts. Mais ils peuvent être empilés pour produire 320 MW, fournissant une alimentation de base propre, fiable et sûre pour soutenir les systèmes électriques ou les applications industrielles.

Les réacteurs nucléaires américains existants sont de deuxième génération, bien que Southern Company construise des réacteurs de troisième génération développés par Westinghouse. Les petits réacteurs modulaires sont la quatrième génération, produisant plus d'électricité à moindre coût. Les troisième et quatrième générations s'éteindront automatiquement en cas d'urgence.

« La petite technologie nucléaire modulaire avancée va être un outil essentiel pour Dow sur la voie de zéro émission de carbone et notre capacité à stimuler la croissance en fournissant des produits à faible émission de carbone à nos clients », déclare Jim Fitterling, PDG de Dow. "La technologie de X-energy est parmi les plus avancées et, une fois déployée, elle fournira une énergie et de la vapeur sûres, fiables et à faible émission de carbone."

Secteurs difficiles à décarboner

Actuellement, 99 % de la production mondiale d'hydrogène provient de combustibles fossiles. C'est ce qu'on appelle l'hydrogène gris. L'objectif est de passer à l'hydrogène vert, où des panneaux solaires ou des éoliennes produisent de l'électricité grâce à un électrolyseur. Mais la chaleur et l'électricité provenant de l'énergie nucléaire peuvent également diviser la molécule d'eau pour produire de l'hydrogène, qui est utilisé pour raffiner le pétrole, produire de l'acier ou fabriquer des produits chimiques.

Un tel processus est sans émissions et indispensable. Selon le Environmental Protection Agency des États-Unis, l'énergie électrique a causé 25 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre, tandis que les opérations industrielles représentaient 24 %. Les transports représentaient 27 %, le tout en 2020.

L'énergie nucléaire peut également dessaler l'eau de mer. Selon l'Agence internationale de l'énergie atomique, 40 millions de mètres cubes d'approvisionnement en eau potable sont produits quotidiennement - principalement au Moyen-Orient et en Afrique du Nord, en utilisant des combustibles fossiles pour tirer la vapeur ou l'électricité pour faciliter le processus. Mais il souligne que l'énergie nucléaire et les usines de dessalement se combinent au Japon et au Kazakhstan, où des installations commerciales fonctionnent depuis les années 1970.

"Si nous sommes intéressés par l'énergie propre, pensez à toutes les sources de carburant dont nous disposons", déclare White de l'alliance. « La production d'électricité représente environ 25 % de nos émissions. Le nucléaire peut répondre aux secteurs industriels difficiles à décarboner. Les centrales nucléaires doivent également fonctionner à pleine capacité. Les utiliser pour le dessalement et la production d'hydrogène - tout en produisant une électricité fiable - est une bonne synergie et rentable.

Certes, il y a de nombreux obstacles à surmonter. Les combustibles nucléaires sont souvent caractérisés en fonction de leur concentration d'un isotope spécifique de l'uranium, l'U-235. Les réacteurs en fonctionnement aujourd'hui aux États-Unis nécessitent un niveau d'enrichissement du combustible de 3 % à 5 % en 235U, appelés combustibles à uranium faiblement enrichi. De nombreux réacteurs avancés en cours de développement nécessiteront des niveaux d'enrichissement du combustible plus élevés, certains jusqu'à 20 % en 235U. Ce combustible à l'uranium plus enrichi est appelé uranium faiblement enrichi à dosage élevé (HALEU).

Le principal défi pour les réacteurs avancés qui nécessitent du combustible HALEU est que le matériau n'est pas disponible dans le commerce aux États-Unis. Le seul fournisseur est la société d'État russe TENEX, ce qui n'est pas souhaitable dans les circonstances actuelles. Mais les incitations fédérales pourraient catalyser la production nationale de carburant et créer une chaîne de valeur durable. Sinon, l'Australie, le Canada et le Kazakhstan le fournissent également.

Le nucléaire peut-il remplacer le charbon ?

Dans le même temps, le coût de construction de ces réacteurs nucléaires avancés est difficile à quantifier. Plus de certitude viendra après que les développeurs auront commencé à concevoir des usines et à modéliser les dépenses. De plus, comme la société fixe le prix du carbone, l'énergie nucléaire sera plus attrayante. Considérez que GE Hitachi Nuclear Energy travaille avec Ontario Power Generation pour construire un petit réacteur qui démarrera en 2024 : ils essaient d'amener d'autres à mettre en œuvre la même technologie pour réduire les coûts.

L'énergie nucléaire, bien sûr, s'est heurtée à une résistance depuis l'incident de Three Mile Island en 1979. Mais les efforts de décarbonisation pourraient changer cela, en particulier ceux visant à aider les régions dépendantes du charbon. La législature de Virginie-Occidentale a adopté des politiques permettant aux petits réacteurs modulaires de remplacer les anciennes centrales au charbon. L'Indiana, l'Illinois, le Montana et le Wyoming envisagent des déménagements similaires.

En effet, Simon Irish, directeur général de Energie terrestre, écrit que les centrales nucléaires de quatrième génération peuvent remplacer les centrales au charbon, revigorant les communautés qui les ont accueillies. Parce que ces réacteurs avancés peuvent fonctionner aux mêmes températures qu'une chaudière à charbon, c'est une idée pratique. De plus, l'unité de remplacement est sans émissions.

Jigar Shah, directeur du bureau des programmes de prêts du ministère de l'Énergie, approuve cette réflexion, affirmant que cette décision est un début logique, car l'infrastructure et les connexions au réseau sont déjà en place. Son agence fournit 11 milliards de dollars pour aider à développer de petits réacteurs modulaires.

"Si l'industrie nucléaire fait ce qu'elle fait depuis des décennies, les gens hésiteront", déclare White, de la Nuclear Innovation Alliance. «Il n'a pas bien traité avec le public. Nous avons maintenant une ouverture pour donner une autre chance au nucléaire grâce à la décarbonation. Mais nous devons instaurer la confiance avec les communautés et expliquer les technologies. Nous devons nous assurer qu'ils sont à l'aise avec cela. Nous devons obtenir une licence sociale pour l'énergie nucléaire, afin que les gens en veuillent dans leur cour. »

Une renaissance de l'énergie nucléaire pourrait enfin se produire. La décarbonisation est l'impulsion. Mais le « l’Inflation Reduction Act » ajoute des avantages fiscaux qui piqueront l'intérêt des investisseurs et des prêteurs, profitant aux communautés délicates et à l'économie en général. Dow repère une opportunité - un précurseur potentiel pour d'autres fabricants.