Ces startupers qui veulent relancer le nucléaire français

Ce programme de relance a d’ores et déjà enclenché une dynamique, au-delà de nos frontières. Fondée par trois physiciens italiens en 2021, Newcleo a par exemple décidé de revoir ses plans de développement. «Nous avions choisi le Royaume-Uni pour fonder la société, le pays semblant alors le plus favorable en Europe. Mais la France, où nous avons transféré l’activité voici deux ans, est devenue notre premier marché. Grâce à sa culture nucléaire et à son savoir-faire innovant, en matière de réacteurs comme de combustibles», explique, dans un français impeccable, Elizabeth Rizzotti, directrice des opérations de cette start-up dont les effectifs se partagent entre Londres, Lyon et Turin.

Des SMR qui viennent compléter le parc nucléaire français

Alors que le concept des SMR est en vogue partout dans le monde, il a toutefois mis du temps à s’imposer dans notre pays. «On les considérait comme un produit d’exportation, jusqu’à ce que l’on comprenne qu’ils pourraient aussi compléter notre parc actuel, note Jacques Percebois, professeur émérite à l’université de Montpellier. Et il a aussi fallu passer d’une logique d’économie d’échelle, propre aux gros réacteurs, à une logique de production en série, adaptée aux petites unités.» Ces centrales miniatures ouvrent en plus de nombreuses possibilités en matière d’usage. «Elles peuvent produire de l’électricité mais aussi de la chaleur, et même de l’hydrogène si elles sont couplées à des électrolyseurs», fait observer Philippe Stohr, directeur de l’énergie nucléaire au CEA. Et pourquoi pas alimenter les usines de dessalement d’eau de mer ? Les clients visés par ces start-up sont d’ailleurs très divers : énergéticiens, industriels, opérateurs de réseaux de chaleur, voire collectivités locales. Et si certaines entendent se contenter de construire les centrales, d’autres veulent également les opérer.

Des technologies complexes qui doivent encore démontrer leur viabilité

Mais ce «petit nucléaire» porte surtout la promesse d’une énergie bon marché. «Nous nous sommes lancés quand nous avons compris que l’uranium avait un coût au mégawattheure très faible et qu’il pourrait être utilisé pour produire une chaleur moins chère que les ressources fossiles en Europe», explique Antoine Guyot, qui verrait bien sa solution remplacer les brûleurs aux gaz de la chimie, de l’agroalimentaire ou de la papeterie. Calogena, une filiale du groupe Gorgé qui veut fournir de la chaleur pour le chauffage urbain à la place des centrales thermiques, fait le même calcul. «Nous pensons pouvoir proposer des contrats de long terme au prix constant et compétitif de 60 euros le mégawattheure», assure Raphaël Gorgé, PDG du groupe du même nom, maison mère de Calogena. Il faut dire que ces réacteurs coûtent a priori moins cher à construire comme à installer. «L’objectif initial, c’est de la simplicité, de la standardisation et de la construction modulaire, résume Philippe Stohr. Leur petite taille permet de préfabriquer les modules en usine, puis de les assembler plus facilement et rapidement sur place.»

Même l’Agence internationale de l’énergie (IEA) reconnaît que cette solution pourrait jouer un rôle majeur dès la décennie 2030, à condition que les décisions en matière d’investissement et de réglementation soient prises sans tarder. «Et que sa viabilité soit démontrée», précise-t-elle dans un rapport de 2022. Une prudence justifiée car, s’il existe déjà des SMR à travers le monde, la plupart des technologies les faisant fonctionner, dites de «quatrième génération», sont au stade de prototype. Et passent par des procédés plus complexes que celui utilisé au sein du parc actuel, qui consiste, rappelons-le, à se servir de la chaleur issue de la fission des atomes d’uranium pour transformer de l’eau en vapeur, elle-même utilisée pour actionner une turbine reliée à un alternateur électrique.

Ces technologies devront donc démontrer leur faisabilité commerciale, y compris dans le cas de celle dite à très haute température (THT), la plus avancée (elle pourrait être opérationnelle dès 2026-2030). Encore moins développés, les autres procédés ne devraient pas être en fonction avant 2035. Comme pour la technologie à neutrons rapides, basée sur un mélange d’uranium et de plutonium, qui suscite beaucoup d’intérêt. Elle pourrait en effet permettre de fermer le cycle du combustible. «L’idée, c’est de réutiliser les stocks d’uranium et de plutonium dont dispose la France, issus du recyclage des centrales actuelles. Certains réacteurs pourraient même consommer autant de plutonium qu’ils en produisent. Ce qui permettrait, le cas échéant, de s’affranchir des ressources minières, tout en réduisant les déchets, pour une meilleure acceptation sociale», détaille Bertrand Morel, directeur R&D chez Orano, l’entreprise publique spécialisée en combustibles nucléaires.

Plomb ou sodium, le pari du fluide pour refroidir les centrales

D’autres start-up se distinguent, elles, par le type de fluides utilisés pour l’indispensable refroidissement des centrales. C’est ainsi que Newcleo mise sur le plomb tandis qu’Otrera, Hexana et Blue Capsule parient sur le sodium. Ces trois dernières jeunes pousses, essaimées du CEA, se réfèrent à une première tentative d’utiliser cette technologie, menée dès les années 1950 sous l’égide de l’organisme de recherche. Baptisé Astrid, ce programme avait conduit aux prototypes Phénix, puis Superphénix, avant d’être abandonné, en 2019, pour des raisons de coût. «Nous avons la chance de pouvoir valoriser des “briques” technologiques développées dans ce cadre, reconnaît Frédéric Varaine, chef du projet Astrid de 2016 à 2019 et fondateur d’Otrera. Mais nous avons tiré les enseignements de cet échec. L’architecture de notre réacteur est conçue pour qu’on soit compétitifs, en pensant avant tout au coût du kilowattheure.»

D’autres héritiers du CEA ont plutôt choisi de rejoindre Naarea, qui mise sur des réacteurs «à sels fondus», moins matures mais prometteurs. Dissous dans du sel fondu, le mélange d’uranium et de plutonium qui leur sert de combustible est en effet directement intégré au fluide de refroidissement. «L’avantage, c’est que cela se régule tout seul. Grâce à cette sûreté passive, inutile de maintenir la réaction comme sur une centrale classique, ni d’être proche d’un point d’eau pour puiser l’eau de refroidissement», fait valoir David Briggs, le directeur général adjoint de Naarea.

Mais il y a encore plus futuriste, comme avec Renaissance Fusion. Ainsi que son nom l’indique, la société créée par le physicien italien Francesco Volpe vise à produire de l’électricité par fusion des atomes d’uranium. Une technologie qui permettrait de libérer beaucoup plus d’énergie (de taille normale, un tel réacteur aurait une puissance comparable à celle d’un EPR), sans pour autant produire de déchets radioactifs de haute activité à vie longue. «Notre réacteur est le seul projet qui permet de faire des fusions de façon continue. Nous sommes persuadés que cela fera la différence», assure Simon Belka, directeur des relations publiques de cette start-up basée à Grenoble.

Un marché sélectif pour les lauréats de France 2030

Si ces chercheurs sont focalisés sur leurs brevets, ils savent toutefois que disposer de la meilleure technologie ne suffira pas. «Ce qui compte, c’est de se trouver dans le bon timing, pour commercialiser des produits capables de répondre à la demande dès 2030 et au-delà», indique Thomas Branche, vice-président exécutif du groupe d’ingénierie Assystem. Il faudra en outre assurer une maîtrise opérationnelle de A à Z. «Ce n’est pas qu’une affaire de technologie, mais aussi de capacité à développer un projet», confirme Thomas Branche. L’enjeu étant d’arriver à industrialiser le procédé et de produire une tête de série. «Installer un premier système sur un site industriel qui n’avait pas été prévu pour le nucléaire, personne ne l’a encore jamais fait, reconnaît Edouard Hourcade, président de Blue Capsule. Cette capacité à démontrer qu’une telle implantation est possible sera déterminante.» Il faudra ensuite que la chaîne logistique suive. Vannes, pompes, robinets, échangeurs… après plusieurs années de désinvestissement, chacun des fournisseurs français de la filière devra monter en puissance.

Heureusement, le secteur commence à intéresser les financiers, malgré des coûts d’investissement élevés, estimés entre 300 millions et… 1 milliard d’euros par start-up. «Les investisseurs spécialisés dans la deeptech se tournent désormais vers le nucléaire et créent des fonds spécialisés, relève Paul Gauthé, le directeur technique d’Hexana. Il y a aussi les industriels intéressés par les nouveaux usages de l’hydrogène. Mais ils n’avaient jusqu’ici pas l’habitude d’investir de façon aussi précoce dans les projets.»

Inutile de préciser que tous les lauréats de France 2030 ne survivront pas. Malgré ses besoins croissants en électricité, le marché hexagonal n’a en effet pas la capacité d’accueillir un nombre illimité de petits réacteurs. Même standardisés, les modules SMR auront par ailleurs des difficultés à s’exporter, les normes variant d’un pays à l’autre. Mais, si la concurrence mondiale est rude, les Français semblent bien placés pour au moins emporter la mise en Europe. Et ils pourraient profiter des difficultés de la filière américaine, qui a pourtant bénéficié d’un soutien public précoce, dès 2020. C’est ainsi que, outre-Atlantique, NuScale Power a renoncé mi-novembre à sa centrale pilote, qu’il projetait dans l’Idaho. L’inflation a en effet fait doubler son budget de construction, et rendu trop chère la future électricité produite. Les projets français, eux, peuvent d’ores et déjà intégrer ces notions de coût. Comme quoi, avoir du retard à l’allumage a parfois du bon.

Huit projets industriels, qui aboutiront le plus souvent à l’horizon 2030

• Naarea

C’est la seule lauréate du plan France 2030 à miser sur la technologie d’un réacteur à neutrons rapides refroidi aux sels fondus. Pour concevoir, d’ici 2030, un premier SMR produisant électricité et chaleur industrielles, elle a besoin de 1 milliard d’euros.

• Newcleo

A cheval entre Turin, Lyon et Londres, la start-up développe un réacteur à neutrons rapides refroidi au plomb, dédié à la production d’électricité. Le soutien financier, entre autres, de la famille Agnelli ne sera pas de trop pour finaliser la tête de série, d’ici 2032.

• Jimmy Energy

La jeune pousse ambitionne d’installer le tout premier SMR sur site industriel, d’ici 2026. Son réacteur à très haute température refroidi à l’hélium produira jusqu’à 600 degrés de chaleur pour des applications en chimie, dans l’agroalimentaire ou la papeterie.

• Renaissance Fusion

C’est le plus expérimental des projets, pariant sur la fusion nucléaire plutôt que la fission. Le démonstrateur de son réacteur de 1 gigawatt, susceptible de mieux alimenter le réseau électrique que nos centrales actuelles, doit aboutir lors de la décennie 2030.

• Calogena

La start-up vise une mise en service en 2030 de son réacteur thermique fournissant de la chaleur décarbonée à des réseaux de chauffage urbains. Pour démarrer, cette filiale du groupe familial Gorgé complétera l’aide de France 2030 avec ses fonds propres.

• Hexana

Ce spin-off du CEA ambitionne un premier SMR pour 2035, basé sur la technologie des neutrons rapides refroidis au sodium. Particularité de ce réacteur: un dispositif de stockage de chaleur, allié à un système de conversion, permettra de produire de l’électricité si besoin.

• Otrera

Cette autre start-up issue du CEA mise aussi sur la technologie des neutrons rapides refroidis au sodium. Alors que la tête de série est annoncée pour 2032, son réacteur aura pour particularité de produire en même temps électricité et chaleur, en cogénération.

• Blue Capsule

Troisième start-up issue du CEA, elle entend associer les technologies de réacteur à haute température et de refroidissement au sodium liquide. Un premier prototype nucléaire, susceptible de délivrer vapeur et électricité, est annoncé d’ici 2028.

Avec Nuward, EDF veut sa part du gâteau

Il n’y a pas que des start-up privées à s’attaquer aux petits réacteurs modulaires. EDF, qui a créé une filiale dédiée, Nuward, pour mener à bien son projet du même nom, y travaille depuis quatre ans. Si le design et la conception seront entièrement nouveaux, la technologie employée est déjà connue de l’électricien et permettra de développer deux réacteurs à eau pressurisée, de 170 mégawatts chacun. «Au départ, nous visions essentiellement le remplacement des centrales à charbon, mais de nouveaux besoins sont apparus, à des endroits où l’on ne peut pas installer de réacteur de grande puissance type EPR parce que le réseau électrique est trop faible ou que la rivière à proximité a peu de débit», explique Renaud Crassous, président exécutif de Nuward. «Depuis la guerre en Ukraine, il y a aussi une demande de la part d’industriels qui ne veulent plus dépendre d’un approvisionnement extérieur en gaz. Les SMR éveillent leur intérêt, tandis que les grosses centrales étaient trop loin de leurs besoins», ajoute-t-il. Alors que le début des travaux est prévu en 2030, Nuward a engrangé 500 millions d’euros de subventions et devrait coûter entre 1 et 2 milliards d’euros.

Les patrons de la tech américaine, fans de l’atome

La fièvre des petits réacteurs gagne le monde entier, avec plus de 80 projets de SMR recensés par l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA), plus ou moins aboutis. C’est ainsi que, en Russie, Rosatom exploite déjà deux SMR flottants depuis mai 2020. En décembre, la Chine a mis en service sa centrale de Shidao Bay. Au Royaume-Uni, Rolls- Royce développe de petits réacteurs modulaires pour de futures bases lunaires. Le Canada et la Corée du Sud sont aussi sur les rangs.

Comme souvent, les Etats-Unis ont une longueur d’avance, et ont été le premier pays à soutenir les start-up du secteur, dès 2020. Il faut dire que les patrons les plus emblématiques de la tech, comme le cofondateur de Twitter Jack Dorsey ou Elon Musk (photo du bas), soutiennent cette énergie. D’autres ont monté leur propre structure de conception de réacteurs, à l’image de Bill Gates (photo du haut) avec TerraPower ou de Sam Altman, le créateur de ChatGPT, qui a investi dans Oklo. La Silicon Valley s’enthousiasme enfin pour la fusion nucléaire. Une trentaine de start-up planchent sur cette technologie, et Jeff Bezos, le fondateur d’Amazon, soutient le projet canadien General Fusion.