Passage à la criticité : l’énergie nucléaire pour les navires

« Atteindre la criticité » : le transport maritime franchit une étape vers la réalité du nucléaire

« Atteindre la criticité » : le transport maritime se rapproche de la réalité nucléaire cette semaine alors que les travaux de faisabilité de NuProShip II en Norvège et une série de démonstrations de petits réacteurs ailleurs ont transformé une idée de longue date en un programme d'ingénierie à court terme. L'expression « atteindre la criticité » a ici un double sens : en physique des réacteurs, elle désigne le moment où un cœur parvient à une réaction en chaîne de fission auto-entretenue ; dans le jargon de l'industrie, elle capture désormais le passage des conceptions de laboratoire et des documents conceptuels à des projets prévoyant des prototypes, des financements et la formation des équipages. Les derniers rapports de projet, les subventions gouvernementales et les lettres d'intention privées suggèrent que le secteur maritime ne parle plus seulement du nucléaire comme d'un fantasme de décarbonation ; les équipes testent des choix concrets de réacteurs, des cycles de conversion et des systèmes de stockage d'énergie tampon afin que les modèles puissent être homologués, construits et mis en service dans les décennies à venir.

« Atteindre la criticité » : le transport maritime cible les navires DP et les travaux offshore

L'étude NuProShip II s'est éloignée des réacteurs à eau pressurisée de type militaire pour se tourner vers les petits réacteurs modulaires (PRM) de génération IV, et a testé des combinaisons telles que des cœurs refroidis par gaz hélium utilisant du combustible à particules TRISO couplés à des cycles de puissance au CO2 supercritique (sCO2). Le résultat, selon les ingénieurs, est une source de chaleur compacte à haute température capable d'alimenter une petite chaîne de conversion de puissance construite en usine. Comme un réacteur fonctionne de manière stable plutôt que de varier rapidement sa puissance, le concept superpose une batterie thermique — un tampon thermique — pour absorber la chaleur de base et fournir des pointes d'énergie aux propulseurs à la demande. Cette conception permet au navire de répondre aux exigences de redondance DP2/DP3 et de réponse instantanée tout en maintenant les systèmes de contrôle du réacteur stables et simples.

Choix d'ingénierie : cœurs à l'hélium, combustible TRISO, sCO2 et batteries thermiques

Les choix techniques de NuProShip II et des études similaires sont délibérés et répondent aux enseignements tirés des réacteurs navals et du nouveau secteur des PRM civils. Les réacteurs à gaz à haute température refroidis à l'hélium permettent un fonctionnement à plus basse pression et une efficacité thermique plus élevée que les réacteurs à eau pressurisée. Le combustible TRISO — des particules enrobées de céramique qui retiennent les produits de fission — est privilégié pour son comportement robuste en cas d'accident et ses propriétés de confinement passif. Les cycles au CO2 supercritique convertissent la chaleur en travail dans un ensemble beaucoup plus réduit que les turbines à vapeur, réduisant ainsi le volume occupé par l'équipement sous le pont et libérant de l'espace pour l'équipage sur une coque marchande.

Où en est l'industrie ? Pilotes, prototypes et programmes nationaux de PRM

Aujourd'hui, l'industrie se trouve résolument dans une phase de démonstration et de validation précoce de la conception plutôt que dans un déploiement massif. NuProShip II a produit des concepts de conception et des feuilles de route technologiques et transmettra les tâches d'industrialisation au SFI SAINT (Sustainable Applied and Industrialised Nuclear Technology), un centre de huit ans soutenu par 96 millions de NOK de fonds publics et 200 millions de NOK d'engagements de l'industrie, qui fonctionnera de 2026 à 2034. Ce financement est destiné à faire passer les concepts techniques vers du matériel prototype, la structuration de la chaîne d'approvisionnement et la formation des équipages. Si les délais sont respectés, les promoteurs envisagent la pose de la quille d'un premier navire de construction offshore à propulsion nucléaire dans les années 2030.

En dehors du transport maritime, il existe des projets pilotes actifs, terrestres ou liés au domaine militaire, qui importent pour les calendriers maritimes. Des projets de PRM avancés aux États-Unis — Natrium de TerraPower, Hermes de Kairos Power et d'autres efforts de microréacteurs comme le Project Pele — progressent dans les étapes de démonstration ou d'homologation. Ces projets soulignent deux réalités : les régulateurs et les laboratoires nationaux sont sollicités pour s'adapter à de nouveaux combustibles (y compris l'uranium faiblement enrichi à teneur élevée, HALEU), et la chaîne d'approvisionnement ainsi que la capacité d'enrichissement doivent se développer si l'on veut que les PRM civils et leurs variantes maritimes se diffusent à l'échelle internationale.

Des défis réglementaires, portuaires et d'assurance qui restent de taille

La technologie n'est qu'un axe du problème. Le cadre international existant pour les navires marchands nucléaires remonte à un code de 1981, antérieur aux PRM à sécurité passive, aux combustibles TRISO et à la réflexion moderne sur le confinement. Ce code n'est pas adapté aux concepts de Génération IV refroidis par gaz et construits en usine qui sont actuellement proposés. Pour opérer commercialement, les navires marchands nucléaires doivent franchir un ensemble d'obstacles interdépendants : l'acceptation au niveau des traités internationaux pour les escales portuaires, des règles de sociétés de classification harmonisées (DNV et d'autres participent déjà à l'assurance de la conception), la planification d'urgence portuaire, des régimes de responsabilité et d'assurance qui vont au-delà de la couverture P&I ordinaire, et l'acceptation par les communautés et autorités locales où les navires seraient inspectés ou entretenus.

Les questions pratiques incluent : quelle autorité délivre la licence pour un réacteur embarqué — un régulateur nucléaire national, l'État du pavillon ou un régime hybride lié aux normes de l'OMI ; comment les zones de planification d'urgence sont définies pour des navires pouvant transiter par de nombreuses juridictions ; et comment le combustible usé et les déchets radioactifs sont gérés après le retrait du service d'un navire. Tout cela nécessite de nouvelles négociations internationales. Sans normes convenues et sans acceptation port par port, un navire marchand nucléaire pourrait se voir limité dans ses escales — un risque commercial inacceptable pour les armateurs.

Cadre de sécurité : ce que signifie « atteindre la criticité » et comment les réacteurs sont sécurisés en mer

En physique des réacteurs, « atteindre la criticité » signifie que le cœur a atteint un facteur de multiplication neutronique de un — chaque fission produit, en moyenne, un neutron qui provoque une autre fission — et que la réaction en chaîne est auto-entretenue. Pour les concepteurs de navires et les régulateurs, l'objectif d'ingénierie n'est pas d'éviter la criticité — c'est ainsi qu'un réacteur produit de la chaleur — mais de concevoir des systèmes passifs et techniques qui rendent le comportement du cœur prévisible, contrôlable et sûr dans tous les scénarios crédibles.

Les concepts modernes de PRM mettent l'accent sur la sécurité passive : une physique et des matériaux qui arrêtent naturellement la réaction ou dissipent la chaleur en cas de perte de fluide caloporteur, couplés à des formes de combustible comme le TRISO conçues pour retenir la radioactivité même dans des conditions extrêmes. Les conceptions embarquées ajoutent l'héritage naval (blindage compact, compartimentage, confinement robuste) et les pratiques de redondance maritime. Néanmoins, les compromis de sécurité doivent être examinés parallèlement aux risques de sûreté et de prolifération, en particulier là où les types de combustibles ou le retraitement pourraient modifier les flux de déchets.

Pourquoi c'est important : émissions, endurance et opportunités commerciales

Le transport maritime représente une part importante des émissions mondiales de CO2 et d'autres polluants. Pour les opérations offshore, où la logistique de soutage et l'endurance comptent, la propulsion nucléaire promet zéro émission opérationnelle et une autonomie quasi illimitée entre les ravitaillements — une proposition de valeur convaincante pour les opérateurs qui exploitent actuellement des flottes de générateurs diesel et transportent d'importants stocks de carburant. Pour l'ensemble de la flotte marchande, le tableau est plus nuancé : le nucléaire pourrait remplacer les combustibles fossiles dans des classes de niche (navires de service offshore, brise-glaces, ferries, éventuellement certains porte-conteneurs ou navires rouliers) tandis que d'autres carburants — ammoniac, hydrogène, méthanol — pourraient dominer les segments à plus courte portée ou à plus faible puissance.

Sur le plan commercial, le marché des centrales électriques construites en usine et des systèmes nucléaires marins pourrait créer de nouvelles chaînes industrielles et des équipages nucléaires maritimes qualifiés, mais seulement si les concepteurs, les assureurs et les États portuaires parviennent à s'accorder sur des normes sûres et reproductibles, et si les investisseurs entrevoient une voie vers des projets bancables plutôt que des prototypes uniques.

Prochaines étapes et calendrier réaliste

Il faut s'attendre à une accélération de l'activité à la fin des années 2020 et jusque dans les années 2030. NuProShip II passera à l'industrialisation au sein du SFI SAINT en 2026, les démonstrations nationales de PRM se poursuivront avec les travaux d'homologation et d'approvisionnement en combustible, et si les premiers prototypes sont construits, ils seront classés et inspectés selon des règles actualisées que l'industrie et les régulateurs devront négocier en parallèle. De manière prudente, le premier navire marchand ou de construction offshore nucléaire de haute mer serait un navire des années 2030 — non pas parce que la physique est nouvelle, mais parce que l'accès aux ports, les cadres juridiques, la logistique du combustible et le consentement public doivent d'abord être résolus.

Sources

• L'Information Technology and Innovation Foundation (rapport ITIF sur les petits réacteurs modulaires)
• Université norvégienne de sciences et de technologie (NTNU) / documents du projet NuProShip II et annonces de financement du SFI SAINT
• Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA), orientations réglementaires et sur les PRM
• Laboratoire national de l'Idaho (INL) et programmes techniques et de démonstration du Département de l'Énergie des États-Unis