La Turquie étudie l'introduction de réacteurs à eau lourde CANDU : dans quelle mesure la filière à uranium naturel peut-elle modifier la dépendance énergétique

La Turquie et le Canada ont signé le 12 novembre un nouvel accord de coopération nucléaire, inscrivant à l'agenda l'étude de faisabilité et l'ingénierie de conception préliminaire (FEED) de réacteurs à eau lourde CANDU. Le schéma discuté publiquement porte sur un maximum de six tranches, soit environ 4,5 millions de kilowatts de puissance installée, mais il s'agit encore d'une étude de projet potentiel, et non d'une décision de lancement des travaux. L'intérêt de cette actualité ne réside pas seulement dans le fait que la Turquie approche un nouveau fournisseur de technologie nucléaire, mais dans le fait que le mode d'approvisionnement en combustible devient une variable importante du choix de filière : quelles dépendances extérieures un réacteur à eau lourde capable d'utiliser de l'uranium naturel peut-il réduire, et quelles nouvelles exigences techniques et industrielles entraîne-t-il ?

L'uranium naturel peut être utilisé pour produire de l'électricité, l'élément clé étant la manière dont l'eau lourde utilise les neutrons

CANDU provient du nom anglais Canada Deuterium Uranium (réacteur canadien au deutérium et à l'uranium), et appartient à la famille des réacteurs à eau lourde pressurisée (Pressurized Heavy Water Reactor, PHWR). L'hydrogène de l'eau lourde est principalement constitué de deutérium, qui absorbe peu de neutrons lors de la modération, ce qui favorise le maintien de la réaction en chaîne avec de l'uranium naturel. Comparé aux réacteurs à eau légère, largement utilisés avec du combustible à uranium enrichi, le schéma CANDU typique permet de supprimer l'étape d'enrichissement de l'uranium en amont du cycle du combustible. L'avantage réside ici dans une structure de chaîne d'approvisionnement différente, et non dans le fait qu'un réacteur pourrait se passer de l'industrie du combustible nucléaire.

L'uranium naturel doit encore être extrait, purifié, converti et transformé en combustible, et satisfaire aux exigences de gestion et de qualité des matières nucléaires. La géométrie des assemblages combustibles, la gaine et la régularité de fabrication ne peuvent pas être garanties directement par la matière première qu'est l'uranium naturel. Un pays, même s'il dispose de ressources en uranium, ne possède pas nécessairement une capacité d'approvisionnement en combustible qualifiée. Par conséquent, pour évaluer le rôle des réacteurs à eau lourde dans la sécurité énergétique, il faut distinguer la matière première, la transformation, les licences technologiques, les équipements et les services à long terme, et ne pas transformer « pas besoin d'enrichissement » en « aucune dépendance extérieure ».

Réduire l'étape d'enrichissement implique aussi la mise en place d'un autre système d'équipements et d'exploitation-maintenance

Cette capacité en matière de combustible repose sur une structure de réacteur spécifique. Le CANDU typique place le combustible dans de nombreux canaux horizontaux, le caloporteur à eau lourde sous pression circulant dans ces canaux pour transporter la chaleur vers les générateurs de vapeur ; le modérateur se trouve dans un autre système à pression plus basse. La structure à tubes de force diffère de celle des réacteurs à eau légère à grande cuve sous pression, chacune imposant des exigences différentes en matière de matériaux, d'inspection et de maintenance. Choisir une filière, c'est en réalité choisir aussi le système d'équipements et les capacités d'exploitation-maintenance pour les décennies à venir.

L'eau lourde elle-même constitue un intrant à gérer. La charge initiale, le contrôle des fuites, la récupération et la maintenance des systèmes s'inscrivent dans l'organisation du cycle de vie complet de la centrale ; le tritium produit en exploitation nécessite également une surveillance et une protection appropriées. La réduction d'une dépendance extérieure au niveau du combustible ne signifie pas que les autres intrants diminuent automatiquement. L'étude de faisabilité doit comparer les coûts et les risques du système complet, et non se contenter d'isoler un maillon favorable dans l'approvisionnement en combustible.

Le rechargement en marche (On-Power Refuelling) est une autre caractéristique du CANDU. Des machines de rechargement dédiées, reliées aux canaux de combustible, permettent de transférer le combustible pendant l'exploitation, réduisant le besoin d'arrêter le réacteur pour un rechargement par lots complets. Mais les machines de rechargement, les interfaces des canaux et le système de transport du combustible doivent aussi fonctionner de manière fiable, tout en maintenant la frontière de pression et les conditions de refroidissement. Le rechargement en marche ne signifie pas que la centrale ne s'arrête jamais : la maintenance, les inspections, les défaillances d'équipement et la gestion du réseau continuent d'affecter la disponibilité.

Étudier six tranches ne signifie pas que les conditions de construction de six tranches sont déjà réunies

Le stade auquel se situe l'accord turc mérite une attention particulière. L'étude de faisabilité (Feasibility Study) et l'ingénierie de conception préliminaire (Front-End Engineering Design, FEED) servent à traduire progressivement un concept technique en site, infrastructures, conditions environnementales, périmètre des travaux et schéma de financement. Elles fournissent la base de la décision d'investissement : elles peuvent confirmer que le projet mérite d'être poursuivi, comme elles peuvent révéler des conditions nécessitant des modifications, voire une suspension. La signature d'un accord d'étude ne remplace ni l'autorisation de site, ni le permis de construction, ni la décision finale d'investissement.

Un schéma multi-tranches peut permettre de répartir une partie des investissements communs en installations, en formation du personnel et en préparation de la chaîne d'approvisionnement, mais l'ordre de construction influence les flux de trésorerie. Si plusieurs tranches sont lancées simultanément, les besoins de financement précoces sont plus importants ; en cas de mise en œuvre par phases, il faut coordonner les travaux ultérieurs avec les tranches déjà en exploitation. L'échelle discutée d'environ 4,5 millions de kilowatts ne peut pas être directement convertie en un accroissement immédiat de la fourniture d'électricité, ni sa compétitivité jugée à partir d'un indicateur de coût uniforme. La structure temporelle d'un projet nucléaire est souvent aussi importante que la puissance installée.

La fabrication locale doit également se concrétiser dans des lots d'approvisionnement précis. Le génie civil, l'électromécanique conventionnelle, la fabrication du combustible et les équipements nucléaires critiques imposent des exigences différentes aux capacités des entreprises. Une base industrielle existante peut fournir un point de départ, mais l'assurance qualité nucléaire, le personnel spécialisé et les capacités d'inspection restent à préparer. Si les engagements de localisation ne s'accompagnent pas de transferts de technologie, de validation des procédés et de commandes durables, ils risquent de ne se traduire que par des pourcentages contractuels, sans constituer une capacité stable d'approvisionnement en équipements et en services.

Les bénéfices pour la sécurité énergétique doivent être évalués avec le coût complet du projet

La comparaison des coûts doit aussi couvrir les dispositions au-delà de la production d'électricité. Le financement pendant la construction, l'intrant en eau lourde, l'approvisionnement en combustible, le remplacement d'équipements, la gestion des déchets et le démantèlement influencent tous l'économie à long terme. L'accord public actuel ne fournit ni budget complet de projet chiffrable ni conditions de financement, et ne permet donc pas d'affirmer que le coût de l'électricité d'un réacteur à eau lourde est inférieur à celui d'autres filières. La filière à uranium naturel peut modifier une partie des coûts de combustible et des risques d'approvisionnement, mais les dépenses d'investissement et les performances réelles d'exploitation peuvent encore déterminer le classement final.

Les conditions du réseau délimitent également les modalités de mise en service du projet. L'ajout de grandes tranches nécessite des capacités suffisantes de transport et de dispatching, et le système doit aussi prévoir des ressources de secours en cas d'arrêt soudain d'une tranche. Le nucléaire peut fournir une électricité bas carbone sur le long terme, mais ne peut pas à lui seul remplacer toutes les ressources de flexibilité. Les conditions de refroidissement du site, les climats extrêmes et les dispositions relatives à l'eau entrent également dans l'évaluation de la conception et de l'exploitation. L'expérience éprouvée d'un fournisseur de technologie ne dispense pas des tâches de validation propres au nouveau site.

Le résultat le plus utile de cet accord serait de transformer la diversification du combustible d'une intention politique en un schéma technique comparable : préciser les coûts et responsabilités respectifs de l'approvisionnement en uranium naturel, de la gestion de l'eau lourde, de la maintenance des équipements et de l'industrie locale. Si l'étude peut fournir simultanément une conception de site crédible, des limites de financement et un ordre de construction, le CANDU deviendra alors une option dotée de conditions d'exécution. Réduire la dépendance à l'étape d'enrichissement a une portée stratégique, mais une capacité complète d'autonomie énergétique doit encore se construire dans la fabrication et l'exploitation de long terme.

(Cet article s'appuie sur la publication conjointe du ministère turc de l'Énergie et des Ressources naturelles et d'AtkinsRéalis, ainsi que sur les documents techniques CANDU ; il a été rédigé de manière indépendante après une recherche assistée par intelligence artificielle, afin d'expliquer la relation entre la filière du combustible à uranium naturel et la chaîne d'approvisionnement énergétique. Les chiffres d'environ 4,5 millions de kilowatts et d'un maximum de six tranches relèvent d'un schéma discuté publiquement et ne constituent pas une taille de construction approuvée ; les caractéristiques techniques du CANDU typique ne se substituent pas à la conception spécifique et à l'examen de sûreté du futur projet turc.)