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 mondiale de l'offre et de la demande, prévisions de croissance, rapport statistique 2025-2037

Industrie de la construction de réacteurs nucléaires – Portée régionale

Prévisions du marché APAC

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

La Chine est l'un des pays les plus dynamiques et en expansion rapide dans le secteur mondial de l'énergie nucléaire. En tant que premier émetteur mondial de gaz à effet de serre, 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 d’électricité. Cette poussée agressive en faveur de l'énergie nucléaire est soutenue à la fois par les politiques gouvernementales et par les avancées technologiques, faisant de la Chine un acteur majeur dans l'industrie mondiale de l'énergie nucléaire.

La Chine se concentre sur l'amélioration de 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 croissance rapide, motivé par le besoin de sécurité énergétique, d'optimisation des coûts et de durabilité à long terme de la production d'énergie nucléaire.

Cycle du combustible nucléaire en Chine

Extraction et traitement de l'uranium

Le pays possède des mines d'uranium nationales situées principalement 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 de l’uranium importé, s’approvisionnant au Kazakhstan, en Namibie, au Canada et en Australie. La nation se proclame un pays riche en uranium, sur la base d'environ 2 millions de tonnes d'uranium. En janvier 2021, les ressources récupérables identifiées s'élevaient à 223 900 t d'U 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 concentration nationales et internationales.

Conversion et enrichissement

Le minerai d'uranium est converti 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 installation de fabrication de combustible, où il est réchauffé sous forme de gaz 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 combustible 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 REP.

La Chine exploite plusieurs usines de fabrication de combustible pour produire des assemblages combustibles pour ses réacteurs, garantissant ainsi un approvisionnement régulier à 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 manufacturé était d'environ 1 300 tU en 2013 et 1 800 tU en 2020, tandis que les chiffres exacts varient en raison de la nécessité de charger initialement le cœur des nouveaux réacteurs.

Réacteur de puissance

Le processus de production d'électricité commence par la division des atomes d'uranium (appelée fission) par les neutrons. Après avoir divisé un atome de 235U, les neutrons de l'atome d'uranium entrent en collision avec d'autres atomes de 235U. 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 reliée à un générateur produisant 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 en combustible neuf et en sous-produits. Après cinq années de fonctionnement du réacteur, le combustible conserve près de 90 % de son énergie potentielle. CNNC Longrui Technology Company, créée en mars 2015, construit une usine de démonstration de retraitement de combustible dans le parc industriel de technologie nucléaire de Gansu, près de Jinta, dans la province de Gansu, capable de traiter 200 tonnes de combustible usé par an. L'exploitation devrait commencer vers 2025.

Stockage du combustible usé

Le combustible usé est le combustible nucléaire qui a été utilisé dans un réacteur. Une installation centralisée de stockage 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 a une capacité de stockage de 550 tonnes, qui peut être augmentée jusqu'à 1 300 tonnes.

Gestion des déchets

Dans le cadre du 14e plan quinquennal, les travaux du laboratoire souterrain de tri 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 superficie 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 en géologie de l’uranium de Pékin (BRIUG). L'approche robuste 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 de l'Inde réalise des progrès significatifs en matière d'investissement dans les réacteurs nucléaires grâce à plusieurs initiatives. Le budget de l’Union pour 2024-25 constitue une étape importante pour le secteur indien de l’énergie nucléaire. Le gouvernement a engagé 270 millions de dollars dans des projets électronucléaires, ce qui témoigne d'un investissement important dans le développement de l'infrastructure nucléaire du pays. En outre, le budget comprend 14 millions USD, en particulier pour le Conseil de régulation de l'énergie atomique (AERB), démontrant l'accent mis sur le renforcement des contrôles réglementaires et des mesures de sécurité dans le secteur nucléaire.

En outre, le gouvernement a invité les entreprises privées à investir 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 significative de participer à un marché de la construction de réacteurs nucléaires auparavant 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 part substantielle au cours de la période projetée. Le marché est marqué par un paysage relativement fragmenté. Les acteurs mondiaux dominent ce marché, ainsi que certaines entreprises régionales. Cette concentration d'entreprises distinctes démontre un large éventail d'expertises et de technologies, leur permettant de servir différentes parties de l'industrie de la construction nucléaire. À mesure que l'industrie évolue, la concurrence entre ces entreprises spécialisées reste féroce, chacune se disputant des contrats et des projets. La nature fragmentée du marché indique un potentiel de collaboration et d'intégration alors que les entreprises cherchent à renforcer leur position et à étendre leur portée.

Aux États-Unis, le marché de la construction de réacteurs nucléaires est tiré 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 achevé 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 démarré ses opérations commerciales le 29 avril 2024.

Le Département 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 USD et s'appuiera également sur le Centre national d'innovation en matière de réacteurs pour tester et analyser rapidement les technologies ARD en faisant appel aux capacités de renommée mondiale du système de laboratoires nationaux pour faire passer les réacteurs nucléaires des plans à la 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 déclassement de l'installation une fois les opérations terminées. 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 produit environ 15 % de l'électricité du Canada. Toutes les centrales nucléaires du Canada utilisent des réacteurs CANDU (Canadian Deutérium-Uranium). Ces réacteurs à eau lourde sous pression fonctionnent à l'uranium naturel et utilisent de l'eau lourde comme caloporteur et modérateur.