La fiabilité de l’énergie nucléaire diminue à mesure que les conditions météorologiques extrêmes augmentent

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Avec des conditions météorologiques extrêmes provoquant des pannes de courant en Californie et au Texas, il est de plus en plus clair que l’infrastructure électrique existante n’est pas conçue pour ces nouvelles conditions. Des recherches antérieures ont montré que les centrales nucléaires ne font pas exception, la hausse des températures leur créant des problèmes de refroidissement. Maintenant, une analyse complète portant sur un éventail plus large d’événements climatiques montre que ce n’est pas seulement le temps chaud qui met ces plantes en danger, c’est toute la gamme des perturbations climatiques.

La chaleur a été l’une des menaces les plus directes, car des températures plus élevées signifient que les sources de refroidissement naturelles (rivières, océans, lacs) deviennent des puits de chaleur moins efficaces. Cependant, cette nouvelle analyse montre que les ouragans et les typhons sont devenus les principales causes de pannes nucléaires, du moins en Amérique du Nord et en Asie du Sud et de l’Est. Les arrêts de précaution pour les tempêtes sont routiniers, et donc cette découverte n’est peut-être pas si surprenante. Mais d’autres facteurs, comme le colmatage des tuyaux d’admission de refroidissement par des populations de méduses inhabituellement abondantes, sont un peu moins évidents.

Dans l’ensemble, cette dernière analyse calcule que la fréquence des arrêts de centrales nucléaires liés au climat est près de huit fois plus élevée qu’elle ne l’était dans les années 1990. L’analyse estime également que le parc nucléaire mondial perdra jusqu’à 1,4 %, soit environ 36 TWh, de sa production d’énergie au cours des 40 prochaines années, et jusqu’à 2,4 %, ou 61 TWh, d’ici 2081 à 2100.

Chaleur, tempêtes, sécheresse

L’auteur a analysé les bases de données accessibles au public de l’Agence internationale de l’énergie atomique pour identifier tous les arrêts liés au climat (partiels et complets) des 408 réacteurs opérationnels dans le monde. Les arrêts non planifiés sont généralement très bien documentés et les données disponibles ont permis de calculer l’évolution de la fréquence des arrêts liés à des causes environnementales au cours des 30 dernières années. L’auteur a également utilisé des données plus détaillées de la dernière décennie (2010 – 2019) pour fournir l’une des premières analyses des types d’événements climatiques qui ont eu le plus d’impact sur l’énergie nucléaire.

Bien que le document ne relie pas directement les événements signalés au changement climatique, les résultats montrent une augmentation globale du nombre de pannes dues à une série d’événements climatiques.

Les deux principales catégories de perturbations climatiques se répartissaient en perturbations thermiques (chaleur, sécheresse et incendies de forêt) et tempêtes (y compris les ouragans, les typhons, la foudre et les inondations). Dans le cas de la chaleur et de la sécheresse, le problème principal est le manque d’eau suffisamment froide — ou dans le cas de sécheresse, assez d’eau du tout — pour refroidir le réacteur. Cependant, il y a également eu un certain nombre de pannes dues aux réactions écologiques au temps plus chaud; par exemple, des populations de méduses plus importantes que d’habitude ont bloqué les tuyaux d’admission de certains réacteurs.

Les tempêtes et les incendies de forêt, en revanche, ont causé une série de problèmes, notamment des dommages structurels, des fermetures préventives préventives, des opérations réduites et des évacuations d’employés. Entre 2010 et 2019, les principales causes de pannes étaient les ouragans et les typhons dans la plupart des régions du monde, bien que la chaleur soit toujours le principal facteur en Europe occidentale (France en particulier). Si celles-ci représentaient les causes les plus fréquentes, l’analyse a également montré que les sécheresses étaient à l’origine des perturbations les plus longues, et donc des pertes de puissance les plus importantes.

L’auteur a calculé que la fréquence moyenne des pannes liées au climat est passée de 0,2 panne par an dans les années 1990 à 1,5 panne au cours de la période de 2010 à 2019. Une analyse rétrospective a en outre montré que pour chaque augmentation de 1 °C de la température (au-dessus de la moyenne température entre 1951 et 1980), la production d’énergie de la flotte mondiale a chuté d’environ 0,5 %.

Rénovation pour conditions météorologiques extrêmes

Cette analyse montre également que les pannes liées au climat sont devenues la principale cause de perturbations de la production d’énergie nucléaire – les autres causes de pannes n’ont augmenté que de 50 % au cours de la même période. En se projetant dans l’avenir, l’auteur calcule que, si aucune mesure d’atténuation n’est mise en place, les perturbations continueront d’augmenter pendant le reste de ce siècle.

« Toutes les technologies énergétiques, y compris les énergies renouvelables, seront considérablement affectées par le changement climatique », écrit le professeur Jacapo Buongiorno, qui n’a pas participé à l’étude, dans un e-mail à Ars. Buongiorno est professeur Tepco de science et d’ingénierie nucléaires au Massachusetts Institute for Technology (MIT) et il a co-présidé l’étude du MIT sur l’avenir de l’énergie nucléaire dans un monde sous contrainte de carbone. « Les résultats ne sont pas surprenants : les centrales nucléaires peuvent subir des pannes imprévues en raison d’événements graves (par exemple, des ouragans, des tornades) ou des vagues de chaleur, dont la fréquence augmente. »

Bien qu’il existe relativement peu de recherches sur le thème des effets climatiques sur l’énergie nucléaire en particulier, certains projets sont déjà en cours pour adapter les centrales nucléaires au changement climatique. Par exemple, le département américain de l’Énergie a récemment investi dans un projet de recherche de méthodes pour réduire la quantité d’eau nécessaire aux installations nucléaires (par exemple, le refroidissement sec avancé).

« Les centrales nucléaires existantes font déjà partie des actifs les plus résilients de notre infrastructure énergétique », écrit Buongiorno. « La flotte actuelle s’adapte à la montée du niveau de la mer (pour les centrales situées dans des zones à risque potentiel d’inondation) et à l’intensité croissante des tempêtes. Les nouvelles technologies de réacteurs nucléaires seront encore plus résistantes, car dans de nombreux cas, elles sont conçues pour être refroidies à sec (c’est-à-dire n’utilisant pas d’eau de rivière/océan pour rejeter la chaleur dans l’air ambiant) ainsi que capables de fonctionner en « mode insulaire », déconnecté du réseau et prêt à redémarrer avant les autres grandes centrales en cas de panne.

D’autres technologies nucléaires, telles que le lit de galets, le sel fondu et les petits réacteurs modulateurs avancés, peuvent également fournir des solutions plus résistantes au climat, mais elles sont toutes encore en cours de développement. En général, les réglementations strictes en place pour les réacteurs nucléaires rendent particulièrement difficile l’intégration de nouvelles technologies. Même si ces technologies deviennent disponibles, il faudra probablement un temps d’arrêt supplémentaire du réacteur pour installer de nouveaux composants. Ainsi, au moins à court terme, même l’énergie nucléaire contribuera probablement à la fréquence croissante des pénuries d’électricité liées au climat.

Énergie naturelle, 2021. DOI : 10.1038 / s41560-021-00849-y

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