번역 원문 출처 https://www.worldnuclearreport.org/Le-petit-reacteur-atomique-SMR-fait-rever-les-nuclearistes.html Reporterre (France 생태학의 일상에 대한 인터넷 사이트). 9 May 2021 게시.

소형 원자로 SMR이 핵사용지지자들에게 꿈을 꾸게 한다

Émilie Massemin(프랑스 저널리스트), 2021 5월 4일 게시.
(번역: 오옥경)

원자력 산업계는 이 새로운 개념인 SMR (Small modular reactors), 소형 원자로가 그들의 관련업체들에 활력을 불어넣기를 희망하고 있다. 프랑스 EDF는 이 모델의 강력함을 자랑한다. 그러나 몇몇 연구에서 이 기술이 구성하는 경제적, 생태적 문제를 지적한다.

Flamanville의 EPR (European Pressurized Reactor) 현장은 작업지연과 그에 따르는 추가 비용이 반복적으로 발생하고 있던 가운데, 4세대 Astrid 원전 프로젝트가 중단되지 않을까 하는 의문이 있었으나 현재의 상황은 전혀 그렇지가 않다. “핵의 전진”! 이것이 프랑스 전력 EDF와 그 파트너들이 그들의 프로젝트에 부여한 세례명 “Nuward”( “Nuclear Forward”)가 의미하는 것이다. 170 메가 와트 (MWe) 경수로 (현재 원자력발전소들 및 EPR의 원전와 동일한 기술)의 이 소형원자로는 지난 4 월 6 일에 그 디자인이 소개되었고, 소형 모듈식 원자로 (SMR Small Modular Reactor) 국제대회에 참여할 예정이다. 이 원자로의 용량은 10 ~ 300 MWe사이에 포함되어 향후 수십 년 동안 원자력 산업에 혁명을 일으킬 것으로 예상된다.

Reporterre에 있는 EDF 대변인은 “이 원자로는 작고 콤팩트 할 것”이라고 설명한다. 그것은 훨씬 작은 공간을 차지하는 잠수함 기술에서 영감을 얻은 판 증기 발생기를 장착할 것이다. 가압기와 증기 발생기는 탱크에 배치된다. 이 모든 것은 올림픽 수영장 크기의 절반인 25 x 25 미터의 물에 잠긴 봉쇄된 내부에 들어가 수동 안전 장치로 제공된다. 또 다른 특징은 원전의 각 부품들이 공장에서 제조되어 트럭이나 보트로 현장에 운송된다는 것이다. ” 이 아이디어는 현장에서의 재조립작업을 최소화하도록 한다”라고 EDF는 설명한다.

원자력 확산
EDF와 그 파트너인 원자력위원회 Commissariat à l’énergie atomique
(CEA), 프랑스 방위 조선 산업 가인 Naval Group 및 TechnicAtome 회사는 2022 년까지 원자력 안전 당국’Autorité de sûreté nucléaire (ASN)에 첫 번째 안전옵션 파일을 전달하고, 2026 년까지 이 새로운 원자로의 설계 및 기술 사양을 마무리할 계획이다. 목표는, 2030년대, 시장이 활기를 띠고 아시아, 아프리카 및 유럽 국가가 기후 약속을 충족하기 위해 화력발전소를 폐쇄해야 할 때를 준비하는 것이다. 그리고 그것을 사용하여 수소를 생산하고 담수화를 수행하는 아이디어도 포함한다.

“또한 이 SMR은 기술에 익숙해지기 위해 더 낮은 초기 비용으로 원자력에 쉽게 접근할 수있게 해 줄 것입니다.”라고 EDF는 설명한다. 소형 340 MWe 발전소에서 쌍으로 시운전할 예정인 새로운 원자로는 주로 수출용이다. 그러나 EDF는 공공 당국과 프랑스에 전시용으로 설치할 것을 논의하고 있다.

EDF는 앞으로 시장이 급성장할 것으로 낙관적인 예측을 하고 있다. 2016 년 OECD 원자력 에너지국은 2020 년과 2030년 사이에 새로운 원자력 용량의 최소 10 %, 또는 25기가와트 (GWe), 또는 최소 1,000 억 유로의 시장을 이 SMR이 차지할 수 있다고 추정한다. 2 년전, 영국 국립 원자력 연구소는 소형 모듈형 원자로에 대해, 2020년에 기술적 경쟁력이 있을 경우 10 년 동안에, 2035 년에 65GWe 누적 용량의 총 가치가 약 2,500억 달러에 이를 것이라고 예측했다. 수소 생산, 담수화 및 기타 혁신적인 용도를 제외한 전기 생산만을 고려한 추정치이다.

그러나 Nuward만이 전망밝은 유일한 SMR 모델은 아니다. 2020년 말에 전 세계적으로 72 개의 SMR이 개발중에 있었다. 이는 2018 년보다 40 % 증가한 수치이다. 절반은 경수 원자로고, 나머지는 대체 냉각제 (액체 금속, 가스, 용융 염)가 특징인 4세대 원자로다.
러시아에서는 70 MWe SMR이 장착된 Akademic Lomonosov 핵 바지선이 2019 년부터 북극 도시 Pevek에 전기를 공급하고 있다. Rosatom은 또 다른 55 MWe SMR 인 RITM-200의 설계 작업을 진행 중이다. 2030년에 시작되며, 무엇보다도 러시아의 대규모 광산 사이트에 장치를 위한 것이다.

미국에서 보조금 많이 주는 분야
미국에서 가장 발전된 프로젝트인 NuScale 원자로 (60 MWe)는 연방 원자력 규제위원회 (NRC)의 승인을 받았다. 아이다호 국립 연구소에서 제작될 프로토 타입은 2029년에 전기 생산을 시작할 것으로 예상된다. NuScale은 이미 킬로와트시간 (kWh) 당 $ 4,200의 비용으로 12 개의 SMR로 구성된 720 MWe 발전소 건설 계약을 체결했다. 모듈식 마이크로 원자로 (10 MWe 미만)와 고급 원자로 중에서 12 개의 다른 설계가 실행중이다.

미국 에너지부가 이 부문 SMR과 소형 첨단 원자로에 대한 지원은 대단히 관대하다. 2011 년과 2019 년 사이에 직접 보조금 5 억 4,000 만 달러를 포함하여 이미 12 억 달러를 집행했다.

중국에서 China General Nuclear는 해양용 60 MWe 원자로를 개발하고 있으며, China National Nuclear Corporation은 지상용으로 125 MWe를 추가로 개발하고 있다. 캐나다에서는 몇 가지 모델이 연구중이며 3 개의 주 정부가 소외된 지역 사회와 광산 현장에 전기를 공급하기 위해 이 기술에 관심을 보이고 있다. 영국의 롤스로이스 (220 MWe), 한국 SMART (330 MWe), 인도 AHWR (220 MWe), 아르헨티나 CAREM25 (25 MWe)… SMR 개발에 전 세계적으로 경쟁국들이 출발선상에 있다.

한 EDF관계자는 “170 MWe 프랑스 SMR은 다른 것보다 더 강력해서 더 경쟁력이 있습니다.”라고 자랑한다. 킬로와트당 설치 비용은 약 4,000 유로가 될 것으로 예상되어 이로 생산된 전기가 Flamanville EPR로 생산된 것보다 더 비싸다는 것을 의미한다.

그러나 우리는 SMR에 넓게 깔린 어두운 그늘들을 본다. 주요 문제점은 생산된 전기의 높은 비용이다. 최근 수십 년 동안 규모의 경제성을 달성하기 위해 원자로가 점점 더 용량이 커지도록 설계되었다. 프랑스 가압수형 원자로의 경우 900에서 1,450 MWe로, EPR의 경우 1,650 MWe로 증가한 이유이다. 소형 모듈형 원자로는 이 이유로 중단될 수 있다. 결과적으로 그것들은 공장에서 매우 큰 시리즈로 생산되는 조건에서만 경쟁력을 가질 수 있다. 소위 “학습”비용 절감을 가능하게도 한다. 그러나, “이것은 단일 모델의 시장이 상대적으로 중요하다. 다시 말해 글로벌 시장이 필요한데, 개발중인 많은 모델 중 일부만이 궁극적으로 그러한 시장을 구축할 수 있다. 그리고 글로벌 시장을 달성하려면 더 높은 수준의 규제조화와 시장 통합이 필요하다”라고 OECD는 SMR에 대한 최신 보고서에서 이 문제를 인정한다.

전혀 담보되지 않은 상업적 성공
2021 년 3 월에 출판된 기사 “모듈 형 및 첨단 소형 원자로 : 현실과의 충돌”에서 프린스턴 대학 원자력 연구소의 물리학자인 V. 라마나 박사는 이러한 가능성을 주장한다. “원자력 산업에서 예상되는 것과 같은 학습효과의 경우, SMR에서 생산되는 전기 비용이 대형 원자로에서 생산되는 전기 비용과 동일하도록 SMR의 동일한 모델을 대량으로 제조해야 한다.”라고 그는 예측한다.

또한 “과거 데이터를 살펴보면 집단 즉 발전소 수준에서 원자력의 효율이 부정적일 수도 있음을 알 수 있다. 가장 큰 원자력 발전소를 보유한 미국과 프랑스 두 나라에서는 나중에 건설된 원자로가 이전에 건설된 원자로보다 실제로 더 비싸다.”라고 연구원은 설명한다.

그는 또 대규모 글로벌 시장에 대한 어두운 전망을 전했다.“ 러시아 (KLT-40S), 중국 (HTR-PM) 및 한국 (SMART)에서 개발 된 SMR은 고객을 찾지 못했다. 미국에서는 NuScale 원자로 건설과 관련된 첫 번째 제안된 SMR 프로젝트가 어려움을 겪었다. 프로젝트에 참여한 많은 전력 회사가, 높은 비용이 더 분명 해지자 프로세스를 포기하기로 결정했기 때문이다.
예를 들어, 전력망에 연결되어 있지 않고 현재 연료 비용이 매우 높은 디젤 공장으로 전기를 공급하는 광산 및 원격지역과 같은 틈새 시장은 매우 제한적이다. 실제로 경제적 가치를 무시하더라도 거의 모든 잠재적 SMR 사용자가 소형 모듈식 원자로를 구매하는 최상의 경우에도 캐나다의 광산 및 원격지역 사회의 순 수요가 이 원자로를 건설하는 데 필요한 공장을 짓기 위해 필요한 최소 수요보다 훨씬 낮다는 것이 입증되었다. “

“그들은 2040년 이전에는 성숙하지 않을 기술을 우리에게 판매하려고 한다! “
매년 세계 원자력 산업 현황 보고서를 조정하는 에너지 컨설턴트 Mycle Schneider도 이러한 소형 모듈식 원자로의 사례를 조사했다. 상황에 대한 그의 개요는 그다지 매력적이지 않다. “우리가 성과, 건설시간 및 비용을 살펴보면서 SMR을 보면 치명이다. 러시아 부유식 원자로의 건설은 예상보다 약 4배 더 오래 걸렸으며 설치된 킬로와트 당 $ 11,600의 비용으로 3세대 원자로보다 훨씬 더 비싸다. 중국에서는 1970 년대부터 2012 년부터 건설중인 고온 원자로가 개발 중이며, 올해는 예상보다 4 년 늦게 40 %의 추가 비용으로 가동될 예정이다. 이전에 가장 발전된 프로젝트인 남아공의 PBMR은 10억 달러 이상의 공공 지출 이후 폐기되었다” 라고 전문가는 말한다.

또한 그는 SMR이 기후 변화에 맞서는 도구 이상이라는 주장은 “엉터리”라고 말한다. “가능한 한 빨리 온실 가스 배출을 줄이기 위해 이중으로 비용을 사용할 수 없다. 그러나 첫 번째 SMR 프로토 타입이 2030 년에 나온다면 2040 년 이전에는 대량 생산되지 않을 것이다. 우리는 기후 위기에 대한 심각성을 말하면서, 2040년 전에는 상업화할 수 없는 SMR 기술을 판매하려고 한다” 이것이야 말로 일종의 지적 사기다. 현재 사용 가능한 태양광 발전은 사우디 아라비아에서 kWh 당 0.9 센트, 포르투갈, 유럽에서 1.1 센트이며, 운영비용면에서는 전 세계적으로 사용중인 원자로 운영 비용의 약 1/4정도이다. 다시 말해 현재 사용가능하고 비용이 훨씬 저렴한 태양광 발전을 두고 이 소형원자로의 기후변화에 대한 대응과 경제성을 장점으로 말해서는 안 된다. 더우기 가장 위험한 핵폐기물 처리에 대한 문제는 준비가 되지 않은 상태에서 말이다.

Enquêtes — Nucléaire

Le petit réacteur atomique SMR fait rêver les nucléaristes

Émilie Massemin (Reporterre)
4 mai 2021 à 09h22, Mis à jour le 5 mai 2021 à 16h30
Durée de lecture : 10 minutes

Les industriels du nucléaire espèrent sauver leur filière avec un nouveau concept, les SMR, des réacteurs de petite taille. En France, EDF vante la puissance de son modèle. Pourtant, plusieurs études pointent le gouffre financier et l’aberration écologique que constitue cette technologie.

Le chantier de l’EPR de Flamanville accumule retards et surcoûts, le projet de réacteur de quatrième génération Astrid est suspendu ? Peu importe, « en avant le nucléaire » ! C’est ainsi qu’EDF et ses partenaires ont sobrement baptisé leur dernier projet en date, le « Nuward » (pour « Nuclear Forward »). Ce petit réacteur de 170 mégawatts électriques (MWe) à eau pressurisée (la même technologie que les réacteurs du parc actuel et que l’EPR), dont il a présenté le design le 6 avril dernier, est supposé lui permettre de rentrer dans la course internationale aux « Small Modular Reactor » (SMR, Petit réacteur modulaire). Des réacteurs dont la puissance est comprise entre 10 et 300 MWe, et qui sont censés révolutionner l’industrie nucléaire dans les prochaines décennies.

« Ce réacteur sera petit et compact, explique un porte-parole d’EDF à Reporterre. Il sera équipé de générateurs de vapeur à plaques, inspirés de la technologie des sous-marins, qui prennent beaucoup moins de place. Pressuriseur et générateurs de vapeur seront imbriqués dans la cuve. » Le tout tiendra dans une enceinte de confinement plongée dans un cube d’eau de vingt-cinq mètres par vingt-cinq — la moitié d’une piscine olympique —, présenté comme un dispositif de sûreté passive. Autre particularité, les différentes parties du réacteur seront fabriquées en usine et transportées jusqu’au site en camion ou en bateau. « L’idée est de réduire les assemblages sur site, ce qui permet d’éviter les rework [1] », poursuit EDF.

Répandre le nucléaire
EDF et ses partenaires, le Commissariat à l’énergie atomique (CEA), Naval Group, industriel français de construction navale de défense, et la société TechnicAtome, prévoient de livrer un premier dossier d’options de sûreté à l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) d’ici 2022 et de finaliser le design et les spécificités techniques de ce nouveau réacteur d’ici 2026. Objectif, « être prêt pour la décennie 2030, au moment où le marché va décoller, quand des pays d’Asie, d’Afrique et d’Europe devront fermer leur parc thermique pour respecter leurs engagements climatiques. L’idée est aussi de s’en servir pour produire de l’hydrogène, faire du dessalement… Ce SMR permettra également un accès plus simple au nucléaire, avec un coût d’entrée moins élevé pour se familiariser avec cette technologie », explique EDF. Ces nouveaux réacteurs, destinés à être mis en service par paires dans des petites centrales de 340 MWe, sont avant tout destinés à l’export ; mais EDF discute avec les pouvoirs publics de l’installation d’un démonstrateur en France.

EDF reprend les prévisions optimistes, selon lesquelles le marché est censé exploser dans les années à venir. En 2016, l’Agence pour l’énergie nucléaire de l’OCDE estimait qu’au moins 10 % de la nouvelle capacité nucléaire entre 2020 et 2030, soit 25 gigawatts électriques (GWe), pourraient être occupés par des SMR, soit un marché d’au minimum cent milliards d’euros. Deux ans plus tôt, le National Nuclear Lab britannique prédisait une capacité cumulée des petits réacteurs modulaires de 65 GWe en 2035, pour une valeur totale d’environ 250 milliards de dollars, s’ils devenaient compétitifs au cours de la décennie 2020. Des estimations qui ne tiennent compte que de la production électrique, hors production d’hydrogène, dessalement et autres usages innovants.

Mais le Nuward n’est pas le seul modèle de SMR à lorgner cette appétissante perspective. Fin 2020, soixante-douze concepts de SMR étaient en développement dans le monde, 40 % de plus qu’en 2018. La moitié sont des réacteurs à eau légère ; les autres sont des réacteurs de quatrième génération, caractérisés par des liquides de refroidissement alternatifs (métal liquide, gaz, sels fondus).

En Russie, la barge nucléaire Akademic Lomonosov, équipée d’un SMR de 70 MWe, alimente en électricité la ville arctique de Pevek depuis 2019. Rosatom élabore le design d’un autre SMR de 55 MWe, le RITM-200, dont la construction en série pourrait commencer d’ici 2030 et qui est destiné, entre autres, à équiper les grands sites miniers russes.

Aux États-Unis, une filière largement subventionnée
Aux États-Unis, le projet le plus avancé, le réacteur NuScale (60 MWe) a reçu l’approbation de la Commission fédérale de réglementation nucléaire (NRC). Le prototype, qui doit être construit au laboratoire national de l’Idaho, devrait commencer à produire de l’électricité en 2029. NuScale a d’ores et déjà signé un contrat pour la construction d’une centrale de 720 MWe, composée de douze SMR, pour un coût estimé de 4 200 dollars le kilowatt (kW). Une petite dizaine d’autres designs, parmi lesquels de micro-réacteurs modulaires (moins de 10 MWe) et des réacteurs avancés, sont en lice. La filière est soutenue par de généreuses subventions du département de l’Énergie étasunien qui, entre 2011 et 2019, avait déjà versé 1,2 milliard de dollars aux SMR et petits réacteurs avancés dont 540 millions de subventions directes.

En Chine, China General Nuclear développe un réacteur de 60 MWe pour des utilisations maritimes et China National Nuclear Corporation un autre de 125 MWe pour des usages terrestres. Au Canada, plusieurs modèles sont à l’étude et trois gouvernements provinciaux se montrent intéressés par cette technologie pour fournir de l’électricité à des communautés éloignées et à des sites miniers. Rolls-Royce (220 MWe) en Grande-Bretagne, SMART (330 MWe) en Corée du Sud, AHWR (220 MWe) en Inde, CAREM25 (25 MWe) en Argentine… Dans le monde entier, les compétiteurs à la course aux SMR sont dans les starting-blocks.

EDF veut y croire. « Le SMR français, avec ses 170 MWe, est plus puissant que les autres, ce qui le rend plus compétitif », explique-t-on dans le groupe. Même si le coût du kilowatt installé devrait s’établir à quelque 4 000 euros, ce qui signifie que l’électricité produite sera plus chère que celle issue de l’EPR de Flamanville.

Mais de larges zones d’ombre subsistent pour les SMR. Principal écueil, la cherté de l’électricité produite. Ces dernières décennies, les réacteurs ont été conçus pour être de plus en plus puissants, afin de réaliser des économies d’échelle. C’est ce qui a conduit les réacteurs français à passer de 900 à 1 450 MW pour les réacteurs à eau pressurisée, à 1 650 MWe pour l’EPR. Les petits réacteurs modulaires, de taille réduite, rompent totalement avec cette logique. Dès lors, ils ne pourront être compétitifs qu’à condition d’être produits en très grandes séries dans des usines, ce qui permettrait des économies dites « d’apprentissage » [2]. Mais « cela supposerait que le marché d’un seul modèle soit relativement important, ce qui souligne la nécessité d’un marché mondial tout en suggérant que seul un petit sous-ensemble des nombreux modèles en cours de développement sera finalement capable d’établir un tel marché. La réalisation d’un marché mondial nécessitera en tout état de cause des niveaux plus élevés d’harmonisation réglementaire et de consolidation du marché », admet l’OCDE dans son dernier rapport sur les SMR.

Un succès commercial tout sauf acquis
Dans son article « Petits réacteurs nucléaires modulaires et avancés : une confrontation avec la réalité » (en anglais) paru en mars 2021, M. V. Ramana, physicien au laboratoire de recherches sur l’énergie nucléaire de l’université de Colombie-Britannique à Vancouver, démonte cette possibilité. « Pour des taux d’apprentissage tels que ceux prévus pour l’industrie nucléaire, le même modèle de SMR devra être fabriqué par milliers pour que le coût de l’électricité produite par les SMR soit équivalent au coût correspondant de l’électricité produite par les grands réacteurs », prévoit-il. En outre, « si l’on examine les données historiques, on constate qu’au niveau du parc, l’énergie nucléaire pourrait même avoir ce que l’on a appelé un taux d’apprentissage négatif. Aux États-Unis et en France, les deux pays possédant les plus grands parcs de réacteurs nucléaires, les réacteurs construits plus tard ont en fait coûté plus cher que ceux construits plus tôt », poursuit le chercheur.

Il douche tout espoir d’un vaste marché mondial : « Les SMR développés en Russie (KLT-40S), en Chine (HTR-PM) et en Corée du Sud (SMART) n’ont pas trouvé de clients. Aux États-Unis, le premier projet SMR proposé, impliquant la construction d’un réacteur NuScale, a connu des difficultés, de nombreuses compagnies d’électricité qui s’étaient engagées dans le projet ayant choisi d’abandonner le processus lorsque le coût élevé est devenu plus évident, rappelle-t-il. Les marchés de niche, par exemple les mines et les communautés éloignées qui ne sont pas desservies par le réseau et qui sont actuellement électrifiées par des centrales diesel dont le coût du carburant est très élevé, sont assez limités. En effet, même dans le meilleur des cas, où l’économie ne joue aucun rôle et où presque tous les utilisateurs potentiels de SMR achètent un petit réacteur modulaire, il a été démontré que la demande nette des mines et des communautés isolées au Canada était bien inférieure à la demande minimale nécessaire pour construire les usines nécessaires à la construction de ces réacteurs. »

« On essaie de nous vendre des technologies qui ne seraient pas matures avant 2040 ! »

Le consultant en énergie Mycle Schneider, qui coordonne chaque année le World Nuclear Industry Status Report, s’est également penché sur le cas de ces petits réacteurs modulaires. Son panorama de la situation n’est guère plus engageant. « Quand on fait le bilan des SMR en regardant quelles sont les réalisations, les durées de construction et les coûts, il est catastrophique. La construction des réacteurs flottants russes a pris environ quatre fois plus de temps que prévu, pour un coût estimé à 11 600 dollars par kilowatt installé, ce qui est nettement plus cher que les réacteurs de troisième génération les plus chers. En Chine, un réacteur à haute température est en cours de développement depuis les années 1970, en construction depuis 2012 et son démarrage est finalement envisagé cette année, soit quatre ans plus tard que prévu et avec un surcoût de 40 %. Le projet auparavant le plus avancé, le PBMR d’Afrique du Sud, a été abandonné après plus d’un milliard de dollars de dépenses publiques », énumère l’expert.

Il qualifie de « fumisterie » l’argument selon lequel les SMR seraient un outil de plus dans la lutte contre le changement climatique. « On ne peut pas dépenser un euro deux fois, donc il faut le dépenser pour réduire un maximum d’émissions de gaz à effet de serre au plus vite. Or si les premiers prototypes de SMR voyaient le jour en 2030, cela signifierait qu’ils ne seraient pas produits en série avant 2040. On nous parle d’urgence climatique et on essaie de nous vendre des technologies qui ne seraient pas commercialisées avant 2040 ! C’est une arnaque intellectuelle. Ceci, alors que le solaire photovoltaïque disponible aujourd’hui vient de battre le record de 0,9 centime d’euros le kWh en Arabie saoudite et 1,1 centime au Portugal, en Europe, soit environ le quart des coûts de fonctionnement des réacteurs nucléaires en service dans le monde. »

카테고리:06월호-SMR특집