Activité

Anticiper et innover

Les travaux de R&D sur les autres énergies

La R&D développe des outils et méthodes qui améliorent la sûreté des installations, optimisent leur durée de fonctionnement et accroissent leurs performances économiques et environnementales.

Pérenniser l'avantage nucléaire du Groupe

Engagée aux côtés des équipes des centrales et des centres d’ingénierie, la R&D développe des outils de simulation numériques et des moyens d'essais expérimentaux et organise ses activités selon 7 finalités visant à conforter et pérenniser l’avantage nucléaire du Groupe EDF.

  1. Renforcer la sûreté des centrales nucléaires et la radioprotection, ce qui intègre notamment les recherches lancées après l’accident de Fukushima
  2. Améliorer la performance de production, par exemple via l’utilisation de nouvelles technologies pour simplifier l’exploitation
  3. Maîtriser le vieillissement des matériels et allonger la durée de fonctionnement des centrales avec un accent particulier sur la connaissance du comportement des matériaux
  4. Améliorer la performance des cœurs de réacteurs et du combustible ainsi que la gestion de l’aval du cycle, dont les déchets
  5. Contribuer à l’évaluation et à l’agrément des nouveaux réacteurs
  6. Renforcer ses moyens de simulation : outils, codes, méthodes
  7. Limiter l’impact de la production sur l’environnement et réciproquement (agressions externes)

Ces activités mobilisent environ 45 % du budget R&D du groupe EDF.

Les travaux post Fukushima

Dans le cadre du programme sûreté et durée de vie, la R&D conduit depuis plusieurs années des travaux sur les agressions externes naturelles et les accidents graves, et fournit à l’ingénierie des outils pour affiner l’estimation des risques et évaluer l’intérêt de protections complémentaires.

Depuis l'accident de Fukushima, elle renforce et accélère ces travaux, notamment sur :

· la caractérisation des phénomènes climatiques extrêmes (pluies, vent, inondations) pour en évaluer la plausibilité

· la tenue des structures et équipements au séisme, pour mieux apprécier les sollicitations qu’ils subissent et leur réponse

· les accidents graves, avec notamment le risque de combustion d’hydrogène, et dans l’hypothèse d’une fusion du cœur, le maintien du corium en cuve ou dans l’enceinte de confinement

· le confinement, en particulier l’étanchéité des enceintes.

L'accident a aussi fait émerger de nouveaux champs, comme la réhabilitation d’une zone habitée évacuée après un accident nucléaire.

En lien avec les évaluations complémentaires de sûreté (ECS), des actions à plus court terme vont contribuer à définir les protections supplémentaires à réaliser dans les centrales, par exemple contre l’inondation (évaluation de la tenue des digues de protection des centrales de bord de mer pour des houles extrêmes).

  1. La R&D d'EDF est à l'initiative de la création en 2012 de NUGENIA qui vise à devenir le cadre unique de coopération R&D en Europe pour les systèmes nucléaires de Génération 2 et 3. L’association regroupe 60 membres de 18 pays. Elle facilitera les synergies et projets communs pour la sûreté et l'analyse de risques, les accidents graves, le cœur et la performance des réacteurs, l'intégrité et le vieillissement des composants, les combustibles, les déchets et le démantèlement, Design Gen III innovateur
  2. Autre initiative le lancement, avec des partenaires de la filière nucléaire française, du projet CONNEXION sur les systèmes de contrôle commande nucléaire numérique, dans le cadre des Investissements d’Avenir. Mission : préparer les futures méthodes de conception, qualification et rénovation des installations d’instrumentation et de contrôle commande numérique des centrales (15 partenaires, un budget de 35,7 M€ sur 4 ans)
La conception des centrales

EDF, le CEA, AREVA et DCNS ont conclu un partenariat, approuvé par le Conseil de politique nucléaire du 8 février 2012, pour étudier la faisabilité technique et économique des SMR, Small modular reactors, modules d'une puissance inférieure à 300 MWe à assembler sur site. Plusieurs projets sont en développement, notamment en Russie et aux USA où leurs promoteurs soulignent leur économie, leur sûreté passive et leur flexibilité en termes d’investissement, d’adaptation à la demande et à la gestion du réseau électrique.

La R&D évalue aussi la conception des centrales, en particulier celles de génération 4. Ces systèmes se distinguent de ceux de génération 3, comme les EPR en construction à Flamanville, en Chine et en Finlande, par une utilisation cent fois plus efficace de l’uranium. Ce qui allonge d’autant la durée de vie de ce mode de production d’énergie : plusieurs milliers d’années avec le seul stock d’uranium appauvri français.

  1. La filière privilégiée en France est celle des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR Na), dont le déploiement industriel est envisageable au milieu du siècle. Son développement est conduit par le CEA avec des partenaires industriels, Areva et EDF
La déconstruction des centrales nucléaires de première génération

La R&D participe aux travaux de déconstruction des 6 réacteurs UNGG (Uranium Naturel Graphite Gaz) de Bugey, Chinon, Saint-Laurent :

· tenue des structures des réacteurs lors des chantiers de déconstruction

· caractérisation des déchets de déconstruction (graphite, résines de filtration de l’eau utilisée comme écran biologique sur les chantiers)

· traitement des déchets graphites

· conditionnement des déchets

· leur comportement à long terme (radiolyse des colis béton par exemple).

EDF participe aussi au projet européen Carbowaste sur la gestion du graphite issu de la déconstruction des centrales UNGG avec des organismes de recherche allemands (FZJ), le CEA, l’université de Manchester, l’Andra.

  1. EDF rejoindra le projet européen CAST sur le comportement du Carbone 14 dans les stockages de déchets radioactifs. Ce projet débutera en 2013 pour une durée de 4 ans.
Les déchets nucléaires

La R&D mène ses travaux en collaboration avec l’Andra, le CEA, le CNRS.

  1. 45 ingénieurs à temps plein et 12 M€ par an

Les programmes recouvrent :

· la caractérisation des déchets nucléaires, de leur conditionnement en colis, de leur comportement à long terme en stockage

· le comportement géo-mécanique du stockage géologique et la sûreté à long terme

· le développement d'une vision à long terme de leur gestion en lien avec les perspectives de développement des réacteurs de génération 4.

La collaboration avec l'Andra porte notamment sur :

· le comportement des colis de déchets en situation de stockage géologique

· les modèles de simulation du comportement géo-mécanique de la roche hôte (argilite) du stockage géologique

· le prototype ASTRID, en cours d’étude conformément à la loi du 28 juin 2006 sur la gestion durable des matières et des déchets radioactifs qui devrait entrer en service en 2020.

  1. 250 k€ par an pour des projets amont sur le comportement à l’échelle microscopique des matrices de conditionnement, les mathématiques appliquées à la simulation du comportement des roches hôtes en stockage géologique, les scénarios de gestion à long terme des matières et déchets dans un parc comprenant des réacteurs de génération 4
Thermique à flamme : le captage et le stockage du CO2

Le charbon assurant l'essentiel de la production mondiale d’électricité, la R&D a fait du captage et du stockage du CO2 une priorité, avec un premier objectif : évaluer les procédés de captage et stockage de CO2 pour que le Groupe prenne des positions de long terme sur la filière charbon.

· Elle participe au démonstrateur du Havre (captage post combustion aux amines) axé sur la baisse de la consommation d'énergie de l'installation et l'évaluation de sa flexibilité en exploitation industrielle.

· Elle étudie l'émergence d'une nouvelle génération de technologies moins pénalisantes énergétiquement.

  1. La R&D a contribué à l'optimisation du démonstrateur de captage de CO2 de la centrale danoise d’Esbjerg : le coût et la consommation d’énergie nécessaire pour séparer le CO2 des autres gaz présents dans les fumées ont été réduits de 15 %. Les équipes d'EDF ont aussi modélisé les procédés et le surplus de consommation énergétique pour extrapoler les résultats obtenus sur le démonstrateur à l’échelle d’une centrale électrique.

La R&D travaille aussi sur la résistance des matériaux, essentielle pour le développement des chaudières ultrasupercritiques qui doivent résister à de très hauts niveaux de température et de pression.