Taille et part du marché de la construction de réacteurs nucléaires, par type de réacteur (réacteurs à eau sous pression, réacteurs à eau bouillante, petits réacteurs modulaires et réacteurs avancés) ; application ; et chaîne de valeur - Analyse de l'offre et de la demande mondiales, prévisions de croissance, rapport statistique 2025-2037

Secteur de la construction de réacteurs nucléaires – Portée régionale

Prévisions du marché de l'Asie-Pacifique

Le marché de la construction de réacteurs nucléaires en Asie-Pacifique devrait représenter plus de 33,3 % des revenus d'ici la fin de 2037. La région est en train de devenir l'épicentre mondial de la construction de réacteurs nucléaires, avec une dynamique de marché significative. Le Forum économique mondial rapporte qu'en 2022, 35 réacteurs nucléaires sont en construction dans la région. La Chine, le Japon et l'Inde sont en tête de peloton en matière d'énergie nucléaire. 220 autres centrales nucléaires ont été proposées en Asie.

La Chine est l'un des pays les plus dynamiques et en pleine expansion dans le secteur mondial de l'énergie nucléaire. Premier émetteur de gaz à effet de serre au monde, le pays investit massivement dans l'énergie nucléaire dans le cadre de sa stratégie visant à réduire les émissions de carbone, à améliorer la sécurité énergétique et à répondre à sa demande croissante en électricité. Cette poussée agressive en faveur de l'énergie nucléaire est soutenue à la fois par les politiques gouvernementales et les avancées technologiques, faisant de la Chine un acteur majeur de l'industrie mondiale de l'énergie nucléaire.

La Chine s’efforce d’améliorer son cycle du combustible nucléaire, notamment l’enrichissement du combustible, le retraitement du combustible usé et la gestion des déchets. La Chine a développé un système intégré de cycle du combustible pour soutenir son secteur de l’énergie nucléaire en pleine croissance, motivé par le besoin de sécurité énergétique, d’optimisation des coûts et de durabilité à long terme de la production d’énergie nucléaire.

Le cycle du combustible nucléaire en Chine

Extraction et traitement de l'uranium

La Chine possède des mines d'uranium principalement situées dans des provinces telles que le Xinjiang, la Mongolie intérieure, le Jiangxi et le Guangdong. Pour répondre à la demande croissante, la Chine dépend fortement des importations d'uranium, en s'approvisionnant au Kazakhstan, en Namibie, au Canada et en Australie. La nation se proclame riche en uranium sur la base d'une estimation de 2 millions de tonnes d'uranium. En janvier 2021, les ressources récupérables identifiées s'élevaient à 223 900 tU à 130 USD/kg, dont 107 600 étaient raisonnablement assurées. De plus, le minerai d'uranium extrait est transformé en yellowcake dans des installations de broyage nationales et internationales.

Conversion et enrichissement

Le minerai d'uranium est transformé en hexafluorure d'uranium (UF6), une forme gazeuse utilisée dans le processus d'enrichissement. La Chine exploite des installations d'enrichissement par centrifugation gazeuse pour produire de l'uranium enrichi pour ses réacteurs nucléaires. Les principales installations sont exploitées par la China Nuclear Fuel Corporation (CNFC).

Fabrication de carburant

L'UF6 enrichi est transporté vers une usine de fabrication de combustible, où il est réchauffé à nouveau pour devenir gazeux et transformé chimiquement en poudre de dioxyde d'uranium. La poudre est broyée en pastilles de céramique et frittée (cuite) à haute température (plus de 2550 °F). Les barres de combustible sont créées en enfermant les pastilles dans des tubes métalliques et en les disposant dans un assemblage de combustible qui est préparé pour l'introduction dans le réacteur. Les assemblages de combustible nucléaire sont fabriqués selon des normes d'assurance qualité et sont spécialement conçus pour certains types de réacteurs, tels que les réacteurs à eau sous pression.

La Chine exploite plusieurs usines de fabrication de combustible pour produire des assemblages de combustible pour ses réacteurs, assurant ainsi un approvisionnement régulier de ses centrales nucléaires. La China National Nuclear Corporation (CNNC) est en charge de la fabrication du combustible, en utilisant certaines technologies transférées de TVEL, Areva et Westinghouse. La demande de combustible fabriqué était d'environ 1 300 tU en 2013 et 1 800 tU en 2020, bien que les chiffres exacts varient en raison du besoin de charges initiales de cœur dans les nouveaux réacteurs.

Réacteur de puissance

Le processus de production d’électricité commence par la fission des atomes d’uranium par des neutrons. Après la fission d’un atome d’uranium 235, les neutrons de l’atome d’uranium entrent en collision avec d’autres atomes d’uranium 235. Une réaction en chaîne commence, générant de la chaleur. Cette chaleur est utilisée pour chauffer l’eau et la convertir en vapeur. La vapeur est utilisée pour alimenter une turbine, qui est reliée à un générateur qui produit de l’électricité. De 2011 à 2020, la Chine a connecté 37 réacteurs nucléaires au réseau. Ces réacteurs avaient une capacité d’environ 36 GW, ce qui représente environ 60 % de la capacité nucléaire ajoutée dans le monde au cours de cette période.

Retraitement, recyclage

Le combustible nucléaire usé peut être retraité pour produire du combustible neuf et des sous-produits. Après cinq ans de fonctionnement du réacteur, le combustible conserve près de 90 % de son potentiel énergétique. La société CNNC Longrui Technology Company, créée en mars 2015, construit une usine de démonstration de retraitement du combustible dans le parc industriel de technologie nucléaire de Gansu, près de Jinta, dans la province du Gansu, capable de traiter 200 tonnes de combustible usé par an. La mise en service est prévue vers 2025.

Stockage du combustible usé

Le combustible usé est le combustible nucléaire qui a été utilisé dans un réacteur. Une installation de stockage centralisée du combustible usé a été développée au complexe de combustible nucléaire de Lanzhou, situé à 25 kilomètres au nord-est de Lanzhou, dans la province centrale du Gansu. La phase initiale du projet prévoit une capacité de stockage de 550 tonnes, qui peut être portée à 1 300 tonnes.

Gestion des déchets

Dans le cadre du 14e Plan quinquennal, les travaux de construction du laboratoire souterrain de séparation des déchets de haute activité ont débuté en juin 2021, avec une période de construction de sept ans et un objectif opérationnel de 50 ans. Il comprendra 13,4 kilomètres de tunnels et une surface de plancher brute de 2,39 millions de mètres carrés. Le coût estimé est de 420 millions de dollars. Le projet est dirigé par l'Institut de recherche de géologie de l'uranium de Pékin (BRIUG). L'approche rigoureuse de la Chine en matière de gestion des déchets nucléaires reflète son engagement en faveur du développement durable de l'énergie nucléaire tout en répondant aux préoccupations environnementales et de sécurité.

Le gouvernement indien fait des progrès significatifs en matière d’investissement dans les réacteurs nucléaires grâce à plusieurs initiatives. Le budget de l’Union pour 2024-25 est une étape importante pour le secteur indien de l’énergie nucléaire. Le gouvernement a engagé 270 millions de dollars dans des projets d’énergie nucléaire, ce qui témoigne d’un investissement important dans le développement de l’infrastructure nucléaire du pays. En outre, le budget comprend 14 millions de dollars destinés en particulier au Conseil de réglementation de l’énergie atomique (AERB), ce qui témoigne de l’importance accordée au renforcement des mesures de contrôle réglementaire et de sécurité dans le secteur nucléaire.

Le gouvernement a également lancé des appels d’offres aux entreprises privées pour qu’elles investissent dans des projets d’énergie nucléaire. L’Inde espère lever un total de 26 milliards de dollars d’investissements privés pour son secteur de l’énergie nucléaire. Cet effort offre aux investisseurs privés une opportunité importante de participer à un marché de construction de réacteurs nucléaires jusqu’alors contrôlé par des entreprises d’État, contribuant ainsi à l’expansion de la capacité de production nucléaire.

Analyse du marché nord-américain

Le marché nord-américain de la construction de réacteurs nucléaires occupera une place importante au cours de la période projetée. Le marché est caractérisé par un paysage relativement fragmenté. Les acteurs mondiaux dominent ce marché, ainsi que certaines entreprises régionales. Cette concentration d'entreprises distinctes démontre une large gamme d'expertise et de technologie, leur permettant de servir différents secteurs de l'industrie de la construction nucléaire. À mesure que l'industrie évolue, la concurrence entre ces entreprises spécialisées reste féroce, chacune étant en compétition pour les contrats et les projets. La nature fragmentée du marché indique un potentiel de collaboration et d'intégration à mesure que les entreprises cherchent à améliorer leur position et à étendre leur portée.

Aux États-Unis, le marché de la construction de réacteurs nucléaires est porté par un mélange d'entreprises énergétiques établies, de startups innovantes et de sociétés d'ingénierie spécialisées dans les technologies de réacteurs avancées. La centrale électrique de Vogtle est la deuxième installation nucléaire de Georgia Power et l'une des trois du système de la Southern Company. Georgia Power, Oglethorpe Power Corporation, la Municipal Electric Authority of Georgia et Dalton Utilities possèdent conjointement Plant Vogtle. L'unité 1 a commencé ses opérations commerciales en 1987 et l'unité 2 en 1989. L'entreprise a récemment terminé les opérations commerciales sur les unités 3 et 4 de Vogtle, faisant de Plant Vogtle le plus grand producteur d'énergie propre aux États-Unis. L'unité 3 a commencé ses opérations commerciales le 31 juillet 2023, tandis que l'unité 4 a commencé ses opérations commerciales le 29 avril 2024.

Le ministère américain de l’Énergie (DOE) fournit également un financement et un soutien politique aux technologies nucléaires avancées par le biais d’initiatives telles que le programme de démonstration de réacteurs avancés (ARDP). L’ARDP accélérera la démonstration de réacteurs avancés grâce à des accords de partage des coûts avec l’industrie américaine. L’ARDP offrira un financement initial de 160 millions de dollars et s’appuiera également sur le National Reactor Innovation Center pour tester et analyser rapidement les technologies ARD en exploitant les capacités mondialement reconnues du système de laboratoire national pour faire passer les réacteurs nucléaires du stade de projet à celui de réalité.

Au Canada, la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN) supervise tous les aspects du cycle de vie de chaque centrale nucléaire, depuis l'étude environnementale requise avant la construction de la centrale jusqu'au démantèlement de l'installation une fois l'exploitation terminée. Depuis le début des années 1960, les centrales nucléaires du Canada produisent de l'électricité commerciale. À l'heure actuelle, cinq sites répartis dans trois provinces abritent 22 réacteurs nucléaires. L'énergie nucléaire génère environ 15 % de l'électricité du Canada. Toutes les centrales nucléaires du Canada utilisent des réacteurs CANDU (réacteurs canadiens au deutérium-uranium). Ces réacteurs à eau lourde sous pression fonctionnent à l'uranium naturel et utilisent l'eau lourde comme fluide de refroidissement et modérateur.