QUEL AVENIR POUR LE NUCLEAIRE ?

1. A&M Conférence 13-05 FUKUSHIMA 11 mars 2011 à 14h46….. QUEL AVENIR POUR LE NUCLEAIRE ?

2. A&M Conférence 13-05 - 9000 Révolution Néolithique : passage de la prédation à la production IX siècle introduction du moulin à vent par les arabes en occident XIV siècle la bougie remplace la lampe à huile pour s’éclairer IX au XVIII le Languedoc-Roussillon est la première région industrielle son fer forgé de qualité permet d’augmenter la dureté des outils donc l’agriculture et la taille des bâtiments 1575 première mine de charbon à ciel ouvert en Ecosse 1776 l’écossais James Watt invente la machine à vapeur Première révolution industrielle 1804 première locomotive à vapeur au Pays de Galles 1806 production de gaz de ville pour l’éclairage à Salford (GB) 1873 Hippolyte Fontaine fait tourner un moteur électrique à 1800m de la génératrice, c’est « l’arbre électrique » Deuxième révolution industrielle 1900 Joachim Estrade (ing AM) réalise la première distribution électrique de grande puissance en 20 kV en 50 Hz depuis Axat (Aude) dans un rayon de 100 km 2 déc 1942 première réaction nucléaire de fission contrôlée Enrico Fermi Troisième révolution industrielle aujourd’hui 13 500 000MW de puissance électrique soit 10 000 ARAMON 1&2 L’équivalent d’1 ARAMON (700 MW) est couplé au monde tous les 15 jours ! UN PEU D’HISTOIRE :

3. A&M Conférence 13-05 1 m3 de propane a un pouvoir calorifique de 13,5 kWh 12,5 c€ Electricité double tarif 1 kWh 11,9 c€ 1 litre de fioul 10,03 kWh 8,7 c€ 1 m3 de gaz naturel (0,1g Uranium) 10,05 kWh 7,9 c€ 1 kg de granulés bois 4,13 kWh 5,5 c€ 1 stère de bois 1500 kWh 4 c€ (2,4 kg de granulés équivalent 1 litre de fioul) Avec 1 kWh d’électricité on peut alimenter 10 ampoules de 100 W ou 1 fer à repasser de 1000 W pendant 1 heure Un bon cycliste peut développer 150W pendant 30mn soit 0,08 kWh Avec 1 kWh, un homme de 70kg peut porter 30kg au sommet d’une montagne de 4000m en 10h ! (100*9,81*4000/3600) Quelques rappels

4. CHOIX D’UNE CENTRALE DE REFERENCE SMHV Séisme Maximal Historiquement Vraisemblable SMS = Séisme Maximal de Sécurité = SMHV + 0,5 SSE = SafeShutdownEarthquake (design de base) OBE = Operational Basis Earthquake = ½ SSE ADR = Accident De Référence pour un REP : rupture guillotine franche d’une tuyauterie primaire (inox massif diam 700 mm, ép 70 mm) Vérification de la tenue pour ADR + OBE simultanés Tsunami (Daya Bay) ou crue millénaire (Rhône) Tempête historique (Flamanville) à grande marrée d’équinoxe, le couronnement digue est à + 17m A&M Conférence 13-05 LE DESIGN DE BASE D’une centrale EL

5. Quand on augmente de 1 degré Richter, l’accroissement logarithmique fait que l’amplitude du mouvement est x 10 et l’énergie libérée x 32 Le plus important de l’histoire est celui de 1960 au Chili avec un Richter de 9,5 (tous les 6 ans >9) De 5 à 5,9 : légers dommages pour des ouvrages bien construits (800/an) Chamonix le 29/04/05 séisme d’intensité 8/12 MSK (les cheminées tombent à 9 les maisons s’écroulent) A&M Conférence 13-05 Echelle de richter

6. A&M Conférence 13-05 LE REACTEUR A EAU BOUILLANTE

7. A&M Conférence 13-05 LE REACTEUR A EAU PRESSURISEE (REP)

8. A&M Conférence 13-05 LE REACTEUR A EAU BOUILLANTE (REB)

9. A&M Conférence 13-05 REB GENERAL ELECTRIC MARK 1

10. A&M Conférence 13-05 Modifications majeures du mark 1

11. A&M Conférence 13-05 CENTRALE NUCLEAIRE 1300 MW de type P’4

12. A&M Conférence 13-05 Daya-bay 2 x 1000 MW REPEN PRC au nord-est de Hong-KONG

13. A&M Conférence 13-05 Réacteurs MW type 1 (03/71) 460 BWR3 2 (07/74) 784 BWR4 3 (03/76) 784 BWR4 4 (10/78) 784 BWR4 5 (04/78) 784 BWR4 6 (10/79) 1100 BWR5 Fukushima dai-ichi

14. A&M Conférence 13-05 FUKUSHIMA DAIICHI La chronologie de l’accident

15. A&M Conférence 13-05 FUKUSHIMA DAIINI pendant le tsunami : Le Tsunami de design était de 5,7m or il fut trois plus haut avec une vague de 14 à 15m La plate-forme des tranches 1 à 4 est à +10m, donc inondée de 4m Celle de 5 & 6 est à + 13m donc inondée de 1 à 2m Le niveau zéro est calé à + 12m donc inondé de 2 à 3m au niveau des portes d’accès

16. A&M Conférence 13-05 L’irradiation s’exprime en Bq/m3 ou Bq/kg ● 1 Bq = 1 désintégration / seconde ● L’eau de mer a 12 Bq/m 3 en moyenne ● Un homme a 130 Bq/kg dont 60% dans les os (K 40) ● Le Sr 90 est proche chimiquement du calcium, les enfants nés en 1961 sont les plus contaminés par les essais thermonucléaires atmosphériques (14000 Bq/m² Vercors) ● Le granite fait 1000 Bq/kg ● Tchernobyl a répandu 4000 Bq/m² en France ● FUKUSHIMA a répandu 1000 Bq/l eau de mer à 15 km du site Irradiation

17. A&M Conférence 13-05 Elle s’exprime en mSv (1 rem = 10 mSv) C’est le risque pour la santé à cause du pouvoir ionisant des particules (surtout α) ● La population française doit être exposée à < 1 mSv/an ● L’équipage d’un avion long courrier intègre 11 mSv/an, ● Tchernobyl a induit 0,04 mSv, ● les bombes H 1,5 mSv ● La radioactivité naturelle en France est de 0,4 μSv/h soit 0,27 à 2,4 mSv/an (le granite fait 1000 Bq/kg) ● Une radiographie fait 0,2 mSv ● Un scanner fait 150 mSv, on les limite à 3/an ● Il y a augmentation de la probabilité cancer si > 150 mSv ● La dose létale varie de 5 à 8 Sv, certains parmi les pêcheurs de l’atoll de Bikini ont survécu après 5 Sv. contamination

18. A&M Conférence 13-05 1er mars 1954, BRAVO explose avec 15 Mt TNT Des Mt de corail sont pulvérisées dans l’atmosphère et retombent sur 11000 km² à l’Est, 2 mois après les cendres émettent 1 MBq/kg ! Sur le passage 236 habitants reçoivent 1,7 Sv, Hélas pour l’armée, 23 marins japonais à 167 km au NO du tir reçoivent entre 2 et 5 Sv, le premier meurt le 23/09/54, le monde entier est donc informé… Avec cynisme les américains appellent « bikini » ce maillot 2 pièces car « première bombe anatomique » La première bombe H transportable

19. A&M Conférence 13-05 tranche temp cuve p cuve p enceinte 1 116° * 4,6 bar 1,2 bar 2 115° 0,2 bar0,6 bar 3 216° 0,8 bar 1 bar Temp piscine réacteur 4 = 81° 1,2 bar Temp piscine réacteur 5 = 41°, réacteur 6 = 38° * 400° le 24 mars Rappel : la 3 est chargée avec 30% de combustible MOX L’eau radioactive venant de la 2 était à 1000 mSv/h etat physique actuel des réacteurs

20. A&M Conférence 13-05 TEPCO va faire venir 2000 employés supplémentaires pour renforcer et relever les 1000 actuels qui ont atteint leur limite d’exposition personnelle, L’irradiation mesurée aux portes de la centrale est passée à 18 μSv/h après 46 maxi enregistré, 5 mai : des travailleurs sont dans le BR 1 pour installer une ventilation filtrante de particules afin de permettre la mise en place d’un circuit de refroidissement permanent (échangeur à l’extérieur) pris sur un piquage primaire. Les derniers evènements

21. A&M Conférence 13-05 L’accident a été classé en INES 5 le 18/03 puis en 7 le 12/04 Les rejets de FUKUSHIMA sont reconnus être à 10% de ceux de TCHERNOBYL Il y a eu combustion et fusion du cœur à l’air libre avec des rejets troposphériques à TCHERNOBYL, A FUKUSHIMA il y a fusion du cœur et découverte du combustible irradié en piscine 4, Les rejets sont à 90% liquides, écoulés au début dans la mer qui plonge à - 8000m juste devant le site assurant une immense dilution, maintenant ils sont stockés dans les condenseurs et une barge de la Navy américaine, La tache significative des rejets gazeux est restée locale. ines Rejets autour du site

22. A&M Conférence 13-05 La radioactivité autour du site

23. A&M Conférence 13-05 1) Couvrir le combustible en eau, baisser la température des 3 réacteurs et des 4 piscines avec des échangeurs auxiliaires, 2) Réparer la fuite sur l’enceinte confinement du 2, 3) Capoter les enceintes avec une couverture étanche + filtration, 4) Filtrer et décontaminer l’eau radioactive stockée dans les condenseurs turbine. L’eau venant de la 2 était à 1000 mSv/h de PF vie courte, soit 72 sec de la dose légale. 5) Etendre le suivi de la contamination dans la zone des 20 km et décontaminer le sol et les habitations. Les 5 Objectifs de tepco

24. A&M Conférence 13-05 HAMAOKA de la CHUBU Electric (200 km Sud-Est de Tokyo) est située sur un nœud sismique avec une probabilité Richter >8 de 87%, elle est critiquée par les scientifiques depuis le début HAM 1 & 2 sont en cours de démantèlement HAM 3 (8/87) & 4 (9/93) sont des BWR 5 -1100 MW HAM 5 un ABWR de 1267 MW (01/05) Le 9 mai 2011, le PM a ordonné l’arrêt des réacteurs 3, 4 et 5 tant qu’une protection au tsunami ne sera pas construite (la digue de 15 m est en sable) Actions immediates post-fukushima

25. A&M Conférence 13-05 ACTION CORRECTIVE anti-flooding

26. A&M Conférence 13-05 Les réalités économiques : le pic pétrolier Les aspirations des pays en développement Croissance et demande d’énergie Concept d’énergie décarbonnée L’électricité : forme d’énergie vitale Des pistes pour les pays énergivores L’energie et l’avenir du nucléaire ?

27. A&M Conférence 13-05 Le nucléaire est une école permanente d’humilité et d’exigences, Une force d’intervention rapide est créée par EDF avec des groupes électrogènes et des grosses pompes diesel, pouvant intervenir sur 6 tranches d’une centrale en simultané, Un cahier des charges est en cours de rédaction pour l’audit ASN à mener avant la fin de l’année sur l’ensemble des tranches françaises, Ajout de diesels de secours surélevés sur les sites concernés? Actions post-fukushima

28. Le Reacteurepr • Evolution de la conception vers plus de sûreté 4 trains en // de sécurité pour les équipements mécaniques, l’alimentation électrique, l’instrumentation & le contrôle-commande • Innovations technologiques meilleure utilisation de l’uranium, technologie digitale, durée de vie accrue • Protection renforcée en cas de fusion du coeur probabilité d’accident grave réduite d’un facteur 10, enceinte de récupération du cœur fondu, recombineurs catalytiques de l’hydrogène • Protection contre les agressions externes enceinte renforcée contre les impacts grandes vitesses, meilleure résistance aux tremblements de terre

29. A&M Conférence 13-05 L’évolution des centrales Nucleaires Source:European Commission (JRC, 2006)

30. A&M Conférence 13-05 Les centrales nucléaires flottantes Russes Des mini-centrales nucléaires flottantes composées de deux réacteurs à eau pressurisée d’une puissance de 2x73 MW (type Koursk). Cette puissance suffirait à alimenter une ville de 200.000 habitants en électricité (2x38MWe) en chaleur et en eau potable par la barge de dessalement accouplée. L’Indonésie souhaite coopérer avec la Russie dans le domaine de l’électricité nucléaire et se montre intéressée par ce projet sans précédent de création de Centrales Nucléaires Flottantes (CNF). TECHNICATOME Cadarache développe le même concept en sous-marin.

31. A&M Conférence 13-05 La politique nucléaire française Le parc nucléaire.  80% de la production d’énergie électrique avec une disponibilité de 78% contre 88% pour GDF SUEZ en Belgique et 96% à CERNAVODA…  1% de disponibilité rapporte 200 M€ de vente NOME pour EDF  le consommateur et l’industrie française bénéficient des prix parmi les plus bas d’Europe, avec un tarif saisonnier toujours remis en cause par Bruxelles,  Evolution positive due en partie à la modification de la donne énergétique et environnementale : - raréfaction des ressources énergétiques en hydrocarbures, - sécurité d’approvisionnement énergétique, diversité des sources d’uranium et le coût de production est stable et prévisibles sur plus de 40 ans, - prévention du changement climatique dû aux émissions de gaz à effet de serre: la France est au 60éme rang pour ses émissions de CO2 avec 6t/hab, contre 55t au QATAR et 22t aux USA.

32. EnerDel / Conférence Arts & Métiers EFFET DU NUCLéAIRE SUR LE PRIX DE VENTE :

33. A&M Conférence 13-05 Perspective d’areva avant fukushima : plus de 500GW a construire ou a etendre Prévisions Institutions 833 : WEO - 2007 Stabilisation 450ppm 731 : WNA - 2007 Upper GWe (net installed) • Nouvelles tranches 691 : IAEA - 2007 High 635 344 • Extension durée de vie AREVA 529 : WNA - 2007 Reference 525 : WEO - 2007 Alternative • Fin d’exploitation théorique 447 : IAEA - 2007 Low 438 : DOE EIA - 2006 372 267 415 : WEO - 2007 Reference 186 2006 2030

34. A&M Conférence 13-05 Où sont les Reserves d’uranium ? ATTENTION : Le prix de vente de l’UO2 varie de 40 à 70$/pound soit 70 à 120€/kg

35. A&M Conférence 13-05 Le pic petrolier

36. Energie Primaire Développé (PIB>$12,000) Emergence (PIB<$12,000) En Croissance (PIB<$5,000) Pauvre (PIB<$1,500) La population mondiale devrait atteindre 9 Mds en 2050, principalement concentrée dans les pays pauvres et en émergence. 10000 8000 Si le développement concernait les pays pauvres les besoins mondiaux en énergie doubleraient en 2050 ! 6000 4000 Si le développement concernait les pays en émergence les besoins en énergie tripleraient en 2050 ! 2000 0 Base case Low Poverty Prosperous world A&M Conférence 13-05 Croissance et demanded’énergie • La population mondiale est divisée en 4 groupes : • Pauvre (PIB < $1,500) • En émergence (PIB < $5,000) • En croissance (PIB < $12,000) • Developpée (PIB > $12,000) Population, millions 2000 2050

37. 90 subsistance confort Japon Canada Switzerland Grece 80 USA Chine Roumanie Russie Espérance durée de vie ( ans) 70 Inde South Africa 60 Zambie 50 Energie (tep/an) /homme Source : BB CDC-IXIS 40 30 0 1,5 3 4,5 6 7,5 9 Energie et Developpement sont liés A&M Conférence 13-05 Il n’y a donc pas de développement sans énergie ! 2.30

38. A&M Conférence 13-05 Les besoins emergents La consommation d’un data-center internet par AVATAR créé est celle d’un brésilien / an !

39. A&M Conférence 13-05 - 1 turbine hydraulique au fil de l’eau de 5 MW qui fonctionne à 95% du temps, délivrera 45 000 MWh pour un coût de production de 6 €/MWh - 1 réacteur nucléaire de 1300 MW (P4) qui fonctionne à 82% de l’année, va délivrer 9 340 000 MWh pour un coût de 32 €/MWh 1 éolienne de 1,5 MW avec 1900h/an, pour des vents de 20 à 90 km/h délivrera 2 850 MWh pour un prix de rachat de 82 €/MWh vous achetez votre électricité 119 €/MWh 20 m² de PV (3 kW) produisent 3,75 MWh rachetés 580 €/MWh donc 1 tranche nucléaire de 1300MW équivaut théoriquement à : 225 petites centrales hydraulique de 5 MW 3280 (870) éoliennes de 1,5 MW (pales de 35m, h = 105m sur 50km) 980 (260) éoliennes de 5 MW (pales de 62m, h = 170m sur 35km ) 50 km² de panneaux solaires ! Quelques rappels

40. 1 1 2 2 A&M Conférence 13-05 Une industrie spécifique en pleine redéfinition Les prix instantanés sur le marché de gros sont extrêmement volatiles Les prix instantanés peuvent dépasser 1000 € / MWh si la demande devient supérieure à l’offre. Début nov 2009, les prix ont atteint 3000€ par MWh à la Bourse d’Amsterdam !!!! Les prix instantanés peuvent descendre très bas en période de faible demande. Dans ce cas, aucun mécanisme n’empêche le prix de s’aligner sur le coût du seul combustible (moins de 12 € / MWh pour le nucléaire) Prix instantané 1 Fourchette de demande 1 € Modèle Le prix instantané correspond à chaque instant au coût variable du dernier moyen de production utilisé (le plus cher) théorique de marché parfait Fourchette de prix spot 5 cent € » Prix moyen Effacements Défaillance 3 cent € Fioul « 2 cent € 1 cent € Charbon Nucléaire Hydraulique fil de l’eau Pour rentabiliser les investissements des moyens de production et donc assurer leur renouvellement, le prix moyen de l’électricité sur le marché de gros devrait se situer aux environs de 42 € / MWh. La loi NOME votée le 25/11/10 obligera à EDF la vente de 120TWh à 40 €/MWh (07/11) Depuis peu, le prix moyen Européen est à 42 € / MWh et il va encore augmenter.

41. A&M Conférence 13-05 PARC DE REFERENCE : Nucléaire 63130 Fioul et pointe 7027 Hydro+fil+écl 10315 Charb + gaz 8200 Hydro lac 13800 Autres * 0 Total 102472 MW * La production ENR actuelle est d’environ 2%; mais elle n’est pas « programmable » Charge nationale rte du 3/11/2009pic 68564 MW à 19hpic MAXI LE 07/01 = 92400 MW pic MINI LE 08/08 = 42000 MW

42. A&M Conférence 13-05 Le bilan énergétique européen Déséquilibre croissant du bilan européen. • au rythme actuel les réserves sont de : • 42 ans de pétrole • 170 ans de gaz naturel • 420 ans de charbon Actuellement le monde a besoin de 13,5 TW de puissance électrique (10000 réacteurs P4) Or l’énergie solaire qui nous arrive est de 110 000 TW dont 2% est transformée en vent soit : 2200 TW d’éolien potentiel Il y a donc de la marge !

43. A&M Conférence 13-05 La politique énergétique française La production d’électricité d’origine renouvelable 10 mai 2000 : projet de directive européenne visant à faire passer la production d ’électricité d’origine renouvelable en Europe de 13% en 2001 à 22% en 2010. Le Grenelle 2 de l’environnement vise23% en 2020 pour la France. 9 déc 2010 : moratoire de 3 mois sur le photovoltaïque dans l’attente de nouveaux tarifs d’achat revus à la baisse car les objectifs du Grenelle 2 sont largement dépassés (bulle spéculative et préemption des projets par EDF EN) Volonté maintenue en France de développer la production d’énergie éolienne, la petite hydraulique, le photovoltaïque et la biomasse à hauteur de 35 TWh (soit 3 réacteurs EPR)

44. A&M Conférence 13-05 La politique énergétique française • La petite hydraulique. • Avantages : • - raccordements aux réseaux moins problématiques et coûts induits limités grâce à une bonne répartition des cours d ’eau sur le territoire. • - Coûts raisonnables par rapport aux coûts directs et indirects de la biomasse et de l’éolien. • seules installations capables de stocker/restituer des quantités significatives d ’électricité. • Inconvénient majeur : la quasi impossibilité de faire aboutir les projets du fait de l’opposition des riverains, des pêcheurs…

45. A&M Conférence 13-05 La politique énergétique française • L ’éolien. • = 60% de l ’objectif d ’accroissement de la production d ’électricité à partir de sources d ’ENR. • Parc de 4 000 MW installés en 2010 • (objectif ADEME = 14 000 MW, Ministère Ind. = 7 000 MW) • Conditions de rachat très favorables* • 82 €/MWh alors que le prix de marché = 35 €/MWh) • Le mini-éolien est encore insignifiant en France ; mais en fort devenir ! • La différence est remboursée à EDF au travers de la CSPE (Compensation au Service Public de l’Electricité) qui est un impôt supplémentaire payé par tous les clients d’EDF, • Actuellement de 2,8Mds€, cette CSPE doit atteindre 9,6 Mds€ en 2016, dont 4,3Mds pour l’éolien, 5Mds€ pour le photovoltaïque et 260 M€ pour le volet social. Cela représente le coût de 4 EPR ! • Le tarif domestique devra donc effectivement augmenter de 20% d’ici 3 ans..............

46. A&M Conférence 13-05 Quelles possibilités ? • Politique de maîtrise de la demande : • - politique d’économie d’énergie dans le domaine du bâtiment, • - fiscalité énergétique, • - intégration des marchés de l’énergie, • politique des transports en faveur du rail et du fluvial. • C’est par la mise en place de complémentarités et de recherche de solutions individuelles (DER Développement de l’énergie répartie) que nous pourrons relever ce défi ! • Mais tous les discours politiquement corrects sur les énergies vertes mélangent les bons sentiments à l’ignorance des lois les plus élémentaires de la physique!

47. A&M Conférence 13-05 Quelles possibilités ? • La biomasse et le bois de chauffage : • - La production mondiale en bois de chauffage est de 2 Mds stères, • - 25% des réserves mondiales sont en Russie ! • - La consommation annuelle en France est de 51 M stères soit 20% de l ’énergie de chauffage consommée, • Un stère donne 1500 kWh en moyenne, • Soit 76,5 TWh de chauffage bois par an en France ! • La production annuelle mondiale est de 3000 TWh.

48. A&M Conférence 13-05 Quelles possibilités? Réduire les émissions de CO2 Réduire les pertes réseaux et les pics de charge Accroître l’efficacité énergétique • Energie Nucléaire • Eolien, Solaire • Biomasse, gaz naturel • Autres renouvelables • Stockage de l’Electricité(R&D) • Améliorer le rendement des moyens de production actuels • Capture et Stockage du CO2 (R&D) • Compensation en énergie réactive • Améliorer la conduite des réseaux • Interconnections des grands réseaux • Optimiser les architectures réseaux • Réseaux intelligents (Smart Grid) • HQE, Pompes à chaleur, BBC, BEP • Prise en compte architecturale • Moteurs industriels et contrôle-commande • Compteurs intelligents • Solutions individuelles

49. A&M Conférence 13-05 Quelles possibilités ? • Le scénario NégaWatt • La consommation nationale d’électricité est de 500 TWh, • Si rien ne change au rythme actuel elle passe à 850 TWh en 2050, • Elle peut rester à 500 TWh en 2050 avec 350 NégaTWh : • 230 TWh par efficacité énergétique • 120 TWh par sobriété énergétique • 220 TWh d’énergie fossile • +220 TWh d’énergie renouvelable • Il faut réduire l’écart entre énergie primaire et l’énergie finale qui est de 60% actuellement et utiliser les progrès technologiques au service d’une meilleure efficacité énergétique.

50. A&M Conférence 13-05 Quelles possibilités ? • Réserver l’éolien de grande puissance à proximité des centrales hydrauliques réversibles de montagne, • Relancer la petite Hydraulique, • - Poursuite de l’équipement des sites potentiels tertiaires et industriels en cogénération ou trigénération, • - Développer le Véhicule Gaz Naturel et le Véhicule Electrique, • . Isolation renforcée des bâtiments : on est passé de 250 kWh/m²/an en 1975 à 50kWh/m²/an aujourd’hui) objectif : la maison passive à 15 kWh/m²/an, • . Décentraliser la production (DER) : mini-éolien, géothermie, solaire thermique et électrique, associés à des compteurs intelligents (pour le client), • . La PAC comme multiplicateur d’énergie renouvelable si elle est associée à l’éolien ou le solaire électrique ! (Coefficient de Performance = 2 à 4), • . Photovoltaïque associé à la micro-cogénération à moteur gaz naturel, • . Chaudières à bois et mini-réseaux de chaleur en zone de montagne,