SUPERPHENIX en chiffres

H.Nifenecker

ISN Grenoble

Le 18 Février 1998

 

TABLE DES MATIERES

Les caractéristiques techniques *

Aspects de Sûreté *

Les dates significatives de développement des RNR et pour Superphénix2,3 *

Bilan du fonctionnement de Superphénix. *

Les coûts2,4 *

Le rapport de la Cour des Comptes *

L’estimation de G.Vendryes *

Coût supplémentaire entraîné par la décision de fermeture au 1er Janvier 1997. *

Le fonctionnement de Superphénix au delà de 2001 pourrait être bénéficiaire ? *

En résumé *

 

 

La fermeture programmée de Superphénix a donné lieu à de nombreuses gloses dans la presse, toutes plus ou moins partiales, sans que, pour autant, les informations nécessaires pour se former un avis personnel sur la question aient été exposées. Notre ambition est de donner ici cette information de manière aussi objective que possible.

Les caractéristiques techniques

Superphénix est une réacteur rapide refroidi au Sodium. Le cœur est constitué d’un mélange d’oxyde d’Uranium (naturel ou appauvri) et d’oxyde de Plutonium dans la proportion 85%, 15%. La masse de plutonium présente dans le cœur atteint 5 tonnes. Autour du cœur sont disposées des couvertures axiales et radiales chargées, initialement, en Uranium naturel ou appauvri.

La puissance thermique de Superphénix est de 3000 Mégawatts correspondant à une puissance électrique de 1200 Mégawatts. En un an, à raison d’un fonctionnement à pleine puissance de 6600 heures (75 % de taux de disponibilité), 8 Twh devraient être produits. Cette énergie serait produite par la fission de 800 Kg de Plutonium1.

En même temps, à partir de l’Uranium 238, 640 Kg de Plutonium sont produits dans le cœur, et 320 Kg dans les couvertures, soit une production totale de 960 Kg de Plutonium. Il s’ensuit une production nette de 160 Kg de Plutonium par an (surgénération). Au bout de 31 ans la quantité de plutonium initiale sera donc doublée (temps de doublement). En remplaçant l’Uranium des couvertures par une matrice inerte le réacteur pourrait devenir sous-générateur, avec une consommation nette de 160 Kg par an, de l’ordre de grandeur de la production annuelle d’un réacteur à eau pressurisée (REP).

Aspects de Sûreté

Il est instructif de comparer les paramètres de sûreté des réacteurs rapides, tels Superphénix, avec ceux des REP. Il est, en effet, peu connu que, sous de nombreux aspects les réacteurs rapides sont plus sûrs, dans le principe, que les Réacteurs à eau pressurisée.

En ce qui concerne le pilotage et le contrôle ordinaire du réacteur, l’absence des effets Xénon et Samarium (noyaux produits dans la fission capturant très fortement les neutrons et qui sont des poisons neutroniques d’autant plus efficaces que le flux neutronique est faible) les réacteurs rapides(RNR) sont plus souples et plus faciles à contrôler que les REP. En particulier, les RNR autorisent facilement une modulation de la puissance du réacteur.

Dans tout réacteur une excursion de criticité est, en principe, possible à la suite d’un retrait intempestif des barres de contrôle. Ce genre d’accident peut arriver aussi bien dans les RNR que dans les REP. C’est au niveau des conséquences de cette excursion que des différences peuvent apparaître. Une cause d’excursion de criticité existe toutefois dans le cas des REP, et non dans celui des RNR. En effet, la réactivité des REP est également contrôlée par le mélange d’une quantité plus ou moins grande de Bore à l’eau de refroidissement. Une mauvaise technique d’injection de l’eau borée peut conduire à un accident de criticité. Il n’existe pas de dispositif comparable pour les RNR..

En cas d’excursion de criticité il y a lieu de distinguer selon l’ampleur du phénomène. Dans tous les cas l’augmentation de température consécutive à l’augmentation de puissance tend à diminuer la réactivité, et donc à ralentir l’évolution, où, même à la stopper. Une augmentation importante de puissance se traduirait plus rapidement par une évolution grave dans le cas des REP. En effet l’augmentation de température se traduirait par une augmentation de pression de vapeur, et un relâchement de cette vapeur pour éviter une rupture des canalisations. Le cœur pourrait alors se trouver dénoyé et fondre en tout ou partie par manque de refroidissement. Dans le cas des RNR la vaporisation du sodium aurait des effets similaires mais demanderait une excursion de puissance beaucoup plus importante du fait de la haute température d’ébullition du Sodium (880 degrés). De plus la grande inertie thermique du bain de Sodium conduit à une plus faible augmentation de température pour la même augmentation de puissance. A ce stade, donc, l’avantage est clairement du côté des RNR.. La situation s’inverse si les conditions de perte du réfrigérant ont été atteintes. En effet, dans ce cas, les REP deviennent automatiquement sous-critiques car les neutrons ne sont plus ralentis. En l’absence d’eau liquide le combustible des REP ne permet pas d’obtenir une configuration critique. Il suffira donc d’assurer l’évacuation de la chaleur due à la radioactivité résiduelle du cœur fondu. Dans les conceptions modernes des REP la radioactivité devrait pouvoir être contenue dans l’enceinte de confinement, comme ce fut le cas à Three Miles Island. Dans le cas des RNR, au contraire, la disparition du réfrigérant rend la configuration plus réactive et la réaction en chaîne se poursuivrait alors jusqu'à ce que l’augmentation de la température et la dispersion de la matière fissile conduise à l’arrêt de la réaction en chaîne. Même si une tel accident est très peu probable, il paraît extrêmement difficile d’assurer le confinement de la radioactivité et d’éviter la mise en contact des vapeurs de sodium avec l’air. Le risque d’un accident majeur de type Tchernobyl ne peut donc être complètement exclus. L’accident pourrait même être de plus grande gravité, et plus difficile à traiter, du fait du risque Sodium.

Les hautes pressions présentes dans les REP peuvent induire une rupture brutale des grosses canalisations, et là encore, amener à la disparition du fluide de refroidissement, et donc à la fusion du cœur. Comme signalé plus haut, même dans ce cas, le confinement de la radioactivité devrait pouvoir être assurée. Dans le cas des RNR un dénoyage du cœur dans des conditions analogues (sans excursion catastrophique de puissance) ne paraît pas possible.

Dans les conditions normales, l’utilisation du Sodium est, en fait, la principale préoccupation en matière de sûreté. En effet le Sodium chaud s’enflamme spontanément au contact de l’air et conduit à une réaction explosive au contact de l’eau ou de l’alcool. Des précautions drastiques sont donc prises pour éviter tout événement de ce type, précautions qui expliquent pour une grande part le coût élevé des RNR, et qui entraînent des contraintes sévères d’exploitation. Toute fuite de Sodium entraîne l’arrêt du réacteur jusqu'à réparation du défaut. La situation est toute différente dans les REP où des fuites modestes n’imposent pas l’arrêt du réacteur.

Signalons, enfin, que du fait des précautions extrêmes nécessitées par le Sodium, l’irradiation des personnels de la centrale RNR sont maintenues à un niveau très faible, beaucoup plus faible que dans le cas des REP.

Les dates significatives de développement des RNR et pour Superphénix2,3

1945 Enrico Fermi propose le concept de surgénérateur

1946 Construction du petit réacteur rapide américain Clementine(refroidi au mercure)

1951 Divergence du premier réacteur (US) refroidi au sodium, EBR1

1959 Lancement de la construction Rapsodie(20 Mwatts thermiques)

1965 Mise en service d’EBR2, RNR d’une puissance de 20 Mwatts électriques. Arrêt en 1995.

1967 Divergence de Rapsodie

1968 Début de construction de Phénix (250 Mwatts électriques)

1968 Divergence de BOR60(URSS) RNR de 12 Mwatts électriques (60 Mwatts thermiques). Encore en fonctionnement.

1970 Arrêt pour cause de mauvais fonctionnement du RNR Enrico Fermi(60 Mwatts thermiques)

1972 Divergence de BN350(URSS) RNR de 1000 Mwatts thermiques et 150 Mwatts électriques. Encore en fonctionnement.

1973 Divergence de Phénix

1973 Début de construction du RNR US de Clinch River (400 Mwatts électriques). Contestation anti-nucléaire aux USA.

1973 Création de la société NERSA réunissant EDF(51%), ENEL(analogue italien d’EDF)(33%) et RWE(analogue d’EDF pour l’état de Rhénanie-Westphalie)(16%). NERSA est chargée de la réalisation et de la future exploitation de Superphénix. Une autre société, avec des parts symétriques des partenaires allemands et français, était créée pour réaliser un réacteur similaire en Allemagne, réacteur qui ne vit jamais le jour.

1974 Divergence de la centrale PFR (GB) d’une puissance de 250 Mwe, analogue à Phénix. Cette centrale sera arrêtée en 1994.

1976 Début de la construction de Superphénix

1976-77 Manifestations de masse, et violentes contre Superphénix. Mort d’un manifestant (Juillet 1977)

1977 Signatures du décret d’utilité publique par le Premier Ministre R.Barre et du décret d’autorisation de création par le Ministre de l’industrie, R.Monory

1977 Arrêt de la construction du réacteur de Clinch River par le président Carter

1979 Accident de TMI(REP américain)

1980 Divergence de BN600 (URSS) RNR de 1470 Mwatts thermiques et 600 Mwatts électriques, le plus puissant, à l’époque. Encore en fonctionnement. A produit plus de Kwh qu’une centrale thermique classique de même puissance.

Octobre 1981 Débat au parlement entérinant la politique électronucléaire du gouvernement, y compris en matière de surgénérateurs.

Janvier 1982 Attentat à la roquette contre la centrale en construction

1984 Remplissage en sodium

Septembre 1985 Première divergence. A noter que le temps de construction de Superphénix a été tout à fait comparable à celui de REP de puissance équivalente lancées à cette époque (une année de plus environ)

Janvier 1986 Couplage au réseau EDF

Décembre 1986 Pleine puissance atteinte

Mars 1987 Détection d’une fuite dans le barillet de stockage des éléments combustibles (en attente de transfert soit vers le cœur soit vers l’extérieur). Cette fuite était due à un acier défectueux ne résistant pas à la corrosion par le sodium. Le barillet sera remplacé par un dispositif simplifié mis en place en 1991. Entre temps le réacteur fonctionna épisodiquement du fait des travaux nécessités par ces modifications.

Janvier 1989 Nouveau décret du gouvernement (Premier Ministre M.Rocard et Ministre de l’industrie R.Fauroux) autorisant le redémarrage de Superphénix après remplacement du barillet.

Juin 1990 Détection d’un faible fuite d’air polluant le sodium. La fuite se situait au niveau d’un compresseur du circuit d’argon. Opération d’épuration du sodium pendant 8 mois.

Décembre 1990 A la suite d’une grosse chute de neige, effondrement du toit du bâtiment des alternateurs (partie classique). Arrêt de la centrale.

Mai 1991 Annulation en Conseil d’Etat du décret de Janvier 1989

Juillet 1991 Remise en état d’un groupe d’alternateur. Le réacteur serait prêt à redémarrer, si une décret d’autorisation était disponible.

Octobre 1991 La DSIN demande à la NERSA d’améliorer les dispositifs de lutte contre les feux de sodium (suite à un incendie ayant eu lieu dans une centrale solaire espagnole refroidie au sodium)

Avril 1992 P.Beregovoy Premier Ministre

Mai 1992 Le Comité des Applications de l’Académie des Sciences et l’Office Parlementaire des Choix Technologiques demandent au gouvernement que le nouveau décret de redémarrage soit pris sans tarder.

Juin 1992 Remise en état du deuxième groupe d’alternateur

Juin 1992 La DSIN autorise un redémarrage à puissance réduite en attendant la fin des travaux sur la prévention des feux de sodium.

Juin 1992 Le Premier Ministre décide de surseoir au redémarrage en attendant les résultats d’une nouvelle enquête d’intérêt public. Celle-ci était de droit en Juillet, le réacteur ayant été arrêté deux ans à cette date.

Juillet 1992 Rapport Curien montrant les possibilités de Superphénix pour étudier l’incinération des actinides mineurs dans les RNR

Mars 1993 Ouverture de l’enquête publique

Septembre 1993 Avis favorable de la commission d’enquête

Février 1994 Décision du Premier Ministre E.Baladur de redémarrer Superphénix

Juillet 1994 Signature du décret de redémarrage, tenant compte d’un programme de recherches évalué par C.Detraz et R.Dautray.

Août 1994 Redémarrage à faible puissance. Légère fuite d’argon détectée, difficilement localisée et réparée à l’été 1995

Octobre 1995 Constitution de la Commission Castaing chargée d’évaluer l’avenir de Superphénix

1996 Fonctionnement très satisfaisant de la centrale fonctionnant à puissance croissant progressivement conformément aux recommandations des autorités de sûreté. En décembre 1996 la puissance atteignait 90% de la puissance nominale. Production de 3.4 Twh, ce qui correspond à la moitié de la production habituelle d’une tranche EDF normale.

Juin 1996 La Commission Castaing remet son rapport et conclut à l’utilité de Superphénix pour étudier l’incinération des actinides et la transmutation des produits de fission. Démission de R.Sene, en désaccord avec la majorité de la Commission.

Février 1997 Annulation en Conseil d’Etat du décret de redémarrage de Juillet 1994

Juin 1997 Conformément à ses engagements de campagne le nouveau gouvernement de L.Jospin annonce la fermeture définitive de Superphénix.

Janvier 1998 Le Conseil des Ministres confirme que Superphénix ne redémarrera pas.

Bilan du fonctionnement de Superphénix.

En 11 ans la centrale a connu les situations suivantes :

  • 53 mois de fonctionnement normal, mais, la plupart du temps à faible niveau de puissance.

Jusqu’au mois de Décembre 1994 le réacteur aura été couplé au réseau EDF pendant 10 mois et produit 4.3 Twh, correspondant à des recettes (en Francs 1995) d’environ 1 milliard de francs. En 1996 le réacteur a été couplé pendant environ 8 mois et aura produit 3.4 Twh pour 850 millions de francs.

  • 25 mois d’indisponibilité due aux travaux nécessités par les incidents techniques décrits plus haut
  • 66 mois d’arrêt en attente de décisions politiques ou administratives.

Ces chiffres montrent, à l’évidence, que Superphénix a, avant tout, été l’objet d’une intense lutte politique qui a d’ailleurs, abouti à la décision finale de l’arrêter. S’il est vrai que les incidents techniques ont été trop nombreux et ont été onéreux, on ne souligne pas suffisamment que la guerilla politiquo-administrative a eu, elle aussi un coût important. Comme nous le verrons le coût d’exploitation de la centrale, qu’elle marche ou non, est de l’ordre du milliard de francs par an. Le fonctionnement modeste de 1996 a permis de couvrir ces frais. On peut donc estimer que les arrêts de Superphénix ont coûté de l’ordre de 8 Milliards dont près de 6 Milliards dus à la guerilla. Il est piquant de constater que les premiers à dénoncer le coût de Superphénix comptent parmi les principaux responsables de cet état de chose. Mais c’est de bonne guerre.

Les coûts2,4

Le rapport de la Cour des Comptes

Le rapport de la Cour des Comptes4 présente une estimation comptable du coût prévisionnel de Superphénix au 1 janvier 2001. La tonalité d’ensemble du rapport est critique vis-à-vis de Superphénix, même au niveau de sa justification technique et industrielle. Il n’en est que plus précieux pour établir des chiffres peu contestables, y compris lorsqu’on en vient à considérer les conséquences financières de la décision d’arrêt immédiat. Les coûts sont exprimés en francs 1994.

Rappelons que les coûts de la centrale ont été entièrement couverts par la NERSA, et, donc, pour la moitié par EDF. Les contribuables n’ont pas, jusqu’ici, été mis à contribution.

Au 31 Décembre 1994 la NERSA avait déboursé 34.4 milliards de francs. Les dépenses de 1995 à 2000 inclus sont estimées par le Cour à 7 milliards tandis que les recettes varient, selon le taux de disponibilité, entre 5(taux de 35%) et 9(taux de 60%) milliards, soit un bénéfice net compris entre -2 et +2 milliards. En moyenne, selon les estimations de la Cour, le fonctionnement de Superphénix entre 1995 et 2000 était donc gratuit. En cas d’arrêt de la centrale fin 2000, il fallait envisager des charges supplémentaires de 27,4 milliards. On arrive donc bien à un coût total compris entre 60 et 64 milliards de francs. On peut remarquer que, dans des conditions analogues, le coût d’une centrale REP ayant très peu fonctionné avant que son arrêt définitif ait été décidé se situerait aux environs de 30 milliards de francs. Au contraire, une telle centrale ayant fonctionné 30 ans produirait pour environ 60 milliards de francs de courant et n’aurait rien coûté à EDF.

L’estimation de G.Vendryes

Une estimation analogue, mais plus " industrielle " que celle de la Cour des Comptes, a été faite par G.Vendryes, et nous en rendons compte ci-dessous.

Les dépenses d’investissement pour la centrale et ses annexes se sont élevées à 29,8 milliards, soit environ deux fois et demi le montant qui serait nécessaire pour un REP de puissance équivalente. Deux coeurs ont été réalisés, dont le cœur actuel et un cœur de remplacement pour un montant total de 2 milliards. Enfin les dépenses d’exploitation nettes se montaient, fin 1996, à 12,5 milliards. Le total des dépenses faites ou engagées, fin 1996, s’élevaient donc à 44,3 milliards. Les dépenses futures inéluctables se montent à 2,7 milliards pour le retraitement du combustible et sont estimées à 5,8 milliards pour le démantèlement. Selon cette estimation on aboutit donc à un coût total de 52,8 milliards en 1996. Si on prend en compte les dépenses d’exploitation jusqu’en 2000 il faut ajouter 4 milliards supplémentaires mais les produits de l’exploitation viendraient alors en déduction. On constate que les deux estimations sont assez concordantes, et nous retiendrons finalement le coût de 60 milliards avancé par le Cour des Comptes.

Coût supplémentaire entraîné par la décision de fermeture au 1er Janvier 1997.

Comment se traduira, sur le plan financier, la décision d’arrêter définitivement Superphénix le 1 Janvier 1997 ? A la demande de la Cour des Comptes les administrations concernées ont évalué le gain attendu d’un fonctionnement jusqu’au 31 décembre 2000, par rapport à une arrêt le 1 janvier 1995. Avec un taux de disponibilité de 25% le gain estimé est de 3,7 milliards, et de 4,7 milliards avec un taux de disponibilité de 50 %.

Les gains estimés par le Cour des Comptes proviennent de la vente de l’électricité rendue possible par les deux cœurs existant. En effet, ces deux cœurs seraient encore capables de produire 26 Twh (9 pour le cœur actuel, 17 pour le cœur de réserve), pour une valeur de 6.5 milliards de francs. Avec une disponibilité modeste de 50%, ceci représenterait un fonctionnement de 5 ans au coût de fonctionnement actuel, hors combustible, de 1 milliard par an. Le bénéfice se monterait alors à 1.5 milliards.

Par ailleurs un arrêt avant 2001 libérerait les partenaires d’EDF de l’obligation de prendre en charge la moitié des frais d’exploitation correspondant à 2 milliards de francs.

Enfin, on peut noter que la décision d’arrêt immédiat met les délais d’études et de procédures (un nouveau décret est nécessaire) en série avec le début du déchargement du combustible et du sodium. Pendant ce temps (2 à 3 ans selon les estimations plus ou moins optimistes), il est nécessaire de poursuivre l’exploitation dans les mêmes conditions de sûreté qu’en fonctionnement normal, mais sans aucune contrepartie. Ceci entraîne un coût direct de 1,5 à 2 milliards, auquel il faut ajouter le coût d’anticipation des opérations de démantèlement (5 à 10 % selon les modes de fiancement).

Les calculs ci-dessus doivent être pris avec prudence car

  • Le redémarrage de Superphénix ne serait, en tout état de cause, pas possible avant qu’un nouveau décret d’autorisation soit pris puisque le Conseil d’Etat a annulé le précédent décret. Même si elle était entreprise une démarche dans ce sens demanderait du temps, augmentant d’autant les dépenses de fonctionnement sans contrepartie.
  • Le désintéressement des partenaires italiens et allemands donnera certainement lieu à négociation.
  • Le bon fonctionnement de Superphénix ne peut être garanti.

En définitive il semble que l’arrêt prématuré de Superphénix (avant 2001) se traduirait par un manque à gagner par EDF de 2 à 3 milliards.

Le fonctionnement de Superphénix au delà de 2001 pourrait être bénéficiaire ?

Finalement on peut se demander si, au delà de 2001, le fonctionnement de Superphénix pourrait être bénéficiaire. En admettant une production annuelle de 8 Twh, qui paraît un maximum, la production d’électricité rapporterait 2 milliards par an. En dépense il faut compter 1 milliard de coût d’exploitation, environ 0.5 milliard pour la consommation du cœur (1 cœur tous les 2 ans) et 0.7 milliard pour le coût de retraitement du combustible usagé. On voit donc qu’il n’est guère envisageable que le fonctionnement de Superphénix puisse être financièrement bénéficiaire.

En résumé

On peut, actuellement estimer à 60 milliards le coût de Superphénix, dont le moitié supportée par EDF, le reste par les partenaires italiens et allemands.

L’arrêt de Superphénix avant 2001 se traduira par un manque à gagner probable de 2 à 3 milliards pour EDF.

Il est difficile de chiffrer l’apport des études sur la transmutation et le retour d’expérience que la poursuite du fonctionnement de Superphénix aurait rendus possibles. Ceci est d’autant plus vrai que le redémarrage de Phénix a été autorisé. Rappelons que les dépenses nécessitées par ce redémarrage sont de 600 millions et que le fonctionnement de Phénix requiert une subvention de 100 millions par an.

Après 2001 le fonctionnement de Superphénix resterait légèrement déficitaire, même dans le cas d’un facteur de charge de 80% annuel.

Le coût de l’électricité qu’aurait pu produire Superphénix, en admettant un fonctionnement correct pendant 30 ans aurait été environ deux fois celui des REP, et serait comparable à celui des centrales solaires thermiques.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.M.Salvatores in " Les Déchets Nucléaires " ed..R.Turlay. EDP Sciences

2.G.Vendryes " Superphénix pourquoi ? " ed. Nucléon

3.La Centrale Superphénix ed.NERSA

4.Rapport de la Cour des Comptes au Président de la République. Octobre 1996