Comment le monde peut-il réaliser les réductions importantes des émissions de carbone qui sont nécessaires pour ralentir ou inverser les impacts du changement climatique ? Les auteurs d'une nouvelle étude du MIT affirment qu'à moins que l'énergie nucléaire ne soit véritablement intégrée dans le mix mondial de technologies énergétiques à faible émission de carbone, le défi du changement climatique sera beaucoup plus difficile et coûteux à résoudre. Pour que l'énergie nucléaire s'impose comme une source majeure d'énergie bas-carbone, cependant, les questions de coût et de politique doivent être abordées.

Dans "L'avenir de l'énergie nucléaire dans un monde sous contrainte carbone, " publié par la MIT Energy Initiative (MITEI) le 3 septembre, les auteurs analysent les raisons de l'arrêt mondial actuel de la capacité d'énergie nucléaire – qui ne représente actuellement que 5 % de la production mondiale d'énergie primaire – et discutent des mesures qui pourraient être prises pour arrêter et inverser cette tendance.

Le groupe d'étude, dirigé par des chercheurs du MIT en collaboration avec des collègues de l'Idaho National Laboratory et de l'Université du Wisconsin à Madison, présente ses conclusions et recommandations lors d'événements à Londres, Paris, et Bruxelles cette semaine, suivi d'événements le 25 septembre à Washington, et le 9 octobre à Tokyo. Étudiants diplômés et de premier cycle du MIT et post-doctorants, ainsi que des professeurs de l'Université Harvard et des membres de divers groupes de réflexion, ont également contribué à l'étude en tant que membres de l'équipe de recherche.

"Notre analyse démontre que la réalisation du potentiel de l'énergie nucléaire est essentielle pour parvenir à un avenir énergétique profondément décarboné dans de nombreuses régions du monde, " déclare le coprésident de l'étude Jacopo Buongiorno, le professeur TEPCO et chef de département associé du Département des sciences et de l'ingénierie nucléaires du MIT. Il ajoute, « Intégrer de nouvelles politiques et de nouveaux modèles d'affaires, ainsi que des innovations dans la construction qui peuvent rendre le déploiement de centrales nucléaires rentables plus abordable, pourrait permettre à l'énergie nucléaire de répondre à la demande mondiale croissante de production d'énergie tout en réduisant les émissions pour lutter contre le changement climatique.

L'équipe d'étude note que le secteur de l'électricité en particulier est un candidat de choix pour une décarbonation profonde. La consommation mondiale d'électricité est en passe d'augmenter de 45 % d'ici 2040, et l'analyse de l'équipe montre que l'exclusion du nucléaire des scénarios à faible émission de carbone pourrait entraîner une augmentation spectaculaire du coût moyen de l'électricité.

« Comprendre les opportunités et les défis auxquels l'industrie de l'énergie nucléaire est confrontée nécessite une analyse complète des aspects techniques, commercial, et les dimensions politiques, " dit Robert Armstrong, directeur du MITEI et le professeur Chevron de génie chimique. « Au cours des deux dernières années, cette équipe a examiné chaque problème, et le rapport qui en résulte contient des conseils que les décideurs politiques et les dirigeants de l'industrie peuvent trouver utiles lorsqu'ils évaluent les options pour l'avenir. »

Le rapport discute des recommandations pour la construction de centrales nucléaires, les technologies actuelles et futures des réacteurs, modèles d'affaires et politiques, et réglementation et autorisation de sûreté des réacteurs. Les chercheurs constatent que des changements dans la construction des réacteurs sont nécessaires pour inaugurer une ère plus sûre, réacteurs plus rentables, y compris des pratiques éprouvées de gestion de la construction qui permettent de respecter les délais et le budget des projets nucléaires.

« Un virage vers la fabrication en série d'usines standardisées, y compris une utilisation plus agressive de la fabrication dans les usines et les chantiers navals, peut être une stratégie viable de réduction des coûts dans les pays où la productivité du secteur de la construction traditionnelle est faible, " déclare David Petti, chercheur invité au MIT, directeur exécutif de l'étude et chercheur au laboratoire national de l'Idaho. "Les futurs projets devraient également intégrer des conceptions de réacteurs avec des caractéristiques de sécurité inhérentes et passives."

Ces caractéristiques de sécurité pourraient inclure des matériaux de base avec une stabilité chimique et physique élevée et des systèmes de sécurité techniques qui nécessitent une alimentation CA d'urgence limitée ou inexistante et une intervention externe minimale. Des fonctionnalités comme celles-ci peuvent réduire la probabilité d'accidents graves et atténuer les conséquences hors site en cas d'incident. De telles conceptions peuvent également faciliter l'octroi de licences de nouvelles usines et accélérer leur déploiement mondial.

« Le rôle du gouvernement sera essentiel si nous voulons tirer parti des opportunités économiques et du potentiel à faible émission de carbone que le nucléaire a à offrir, " dit John Parsons, co-président d'étude et maître de conférences à la Sloan School of Management du MIT. « Si cet avenir doit se réaliser, les responsables gouvernementaux doivent créer de nouvelles politiques de décarbonation qui mettent toutes les technologies énergétiques à faible émission de carbone (c. nucléaire, combustibles fossiles avec captage du carbone) sur un pied d'égalité, tout en explorant des options qui stimulent l'investissement privé dans le développement nucléaire. »

L'étude présente des options détaillées pour le soutien du gouvernement au nucléaire. Par exemple, les auteurs recommandent aux décideurs politiques d'éviter les fermetures prématurées d'usines existantes, qui sapent les efforts de réduction des émissions et augmentent le coût de réalisation des objectifs de réduction des émissions. Une façon d'éviter ces fermetures est la mise en œuvre de crédits zéro émission - des paiements effectués aux producteurs d'électricité où l'électricité est produite sans émissions de gaz à effet de serre - qui, selon les chercheurs, sont actuellement en place à New York, Illinois, et le New-Jersey.

Une autre suggestion de l'étude est que le gouvernement soutienne le développement et la démonstration de nouvelles technologies nucléaires grâce à l'utilisation de quatre « leviers » :le financement pour partager les coûts d'autorisation réglementaires ; financement pour partager les coûts de recherche et développement; financement pour la réalisation d'étapes techniques spécifiques; et le financement de crédits de production pour récompenser la démonstration réussie de nouvelles conceptions.

L'étude comprend un examen du climat actuel de réglementation nucléaire, tant aux États-Unis qu'à l'étranger. Bien que les auteurs notent qu'une importante politique, et des différences culturelles peuvent exister entre de nombreux pays de la communauté de l'énergie nucléaire, ils disent que la base fondamentale pour évaluer la sûreté des programmes de réacteurs nucléaires est assez uniforme, et devrait se refléter dans une série de principes réglementaires de base alignés. Ils recommandent que les exigences réglementaires pour les réacteurs avancés soient coordonnées et alignées au niveau international pour permettre le déploiement international de conceptions de réacteurs commerciaux, et de standardiser et d'assurer un niveau élevé de sécurité dans le monde entier.

L'étude se termine en mettant l'accent sur le besoin urgent de progrès en matière de réduction des coûts et d'élaboration de politiques avant-gardistes pour faire de l'avenir de l'énergie nucléaire une réalité.

« L'avenir de l'énergie nucléaire dans un monde contraint en carbone » est la huitième de la série d'études « L'avenir de… » qui sont destinées à servir de guides aux chercheurs, créateurs de politiques, et de l'industrie. Chaque rapport explore le rôle des technologies qui pourraient contribuer à grande échelle à répondre à la demande énergétique mondiale en croissance rapide dans un monde limité en carbone. L'énergie nucléaire a fait l'objet de la première de ces études interdisciplinaires, avec le rapport 2003 « Future of Nuclear Power » (une mise à jour a été publiée en 2009). La série comprend également une étude sur l'avenir du cycle du combustible nucléaire. D'autres rapports de la série se sont concentrés sur la séquestration du dioxyde de carbone, gaz naturel, le réseau électrique, et l'énergie solaire. Ces rapports complets sont rédigés par des équipes multidisciplinaires de chercheurs. La recherche est éclairée par un comité consultatif externe distingué.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.