Comment adapter le parc nucléaire français au changement climatique ? Et notamment les centrales en bord de Rhône, dont les températures augmentent d'année en année ?Ces questions ont notamment été soulevées lors des canicules et de la sécheresse de l'été 2022, lorsque les plafonds de températures de rejets en eau de plusieurs centrales nucléaires, en bord de fleuve, ont été temporairement réhaussés par dérogation de l'Autorité de sûreté nucléaire. L'objectif, alors : assurer une production minimale d'électricité, malgré les fortes températures de l'eau des fleuves, au risque d'affecter la faune et la flore. Cela a notamment été le cas de la centrale nucléaire du Bugey (Ain), qui prélève et rejette de l'eau dans la rivière l'Ain pour alimenter les circuits de refroidissement de ses quatre réacteurs de 900MW.

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Dans le Sud-Est de la France, l'enjeu constitue un véritable défi pour EDF, appelé comme les autres exploitants du Rhône et de ses affluents à limiter ses prélèvements pour le refroidissement des centrales - sans que cela ne contrevienne à la sûreté nucléaire, ces circuits étant séparés du bâtiment réacteur et de la salle des machines.

Construire de nouvelles tours aéroréfrigérantes

Pour cela, plusieurs solutions sont sur la table. Dont une, présentée par le Comité de bassin Rhône-Méditerranée en décembre, dans son nouveau Plan d'adaptation au changement climatique 2024-2030 (PBACC), déclinaison du « plan eau » annoncé  quelques mois plus tôt par Emmanuel Macron :

Demander au secteur « d'engager des études technico-économiques (...) pour réduire les prélèvements et les rejets thermiques des réacteurs fonctionnant en circuit ouvert, afin de permettre une prise de décision à l'horizon 2030 pour les sites de Bugey et de Tricastin », respectivement situés au bord de l'Ain et du Rhône.

Autrement dit, étudier la possibilité de convertir les circuits de refroidissement de ces six réacteurs d'ouvert à fermé. Et ce, notamment en construisant de nouvelles tours aéroréfrigérantes pour évacuer la vapeur, afin de limiter les prélèvements et les rejets thermiques dans le Rhône. Fleuve dont les températures ont déjà augmenté de +2,2 degrés en moyenne au nord et de +4,6 degrés au sud entre 1970 et 2022 selon l'Agence de l'eau Rhône Méditerranée Corse. Le tout, « sous l'effet conjugué de l'augmentation de la température de l'air et de l'implantation de centrales nucléaires de production d'électricité », indique l'institution dans son dernier rapport sur les effets du changement climatique, publié début 2023.

Limiter la chaleur rejetée, mais augmenter la consommation nette d'eau

En effet, les deux centrales nucléaires ici mentionnées, Bugey (Ain) et Tricastin (Drôme), ainsi que celle de Saint-Alban (Isère), fonctionnent aujourd'hui en tout ou partie en circuit dit « ouvert » - à l'exception de deux des quatre réacteurs de Bugey, eux en circuit « fermé ». Cela signifie que l'eau prélevée en continu pour alimenter le circuit de refroidissement (entre 40 et 60 m³/s) est presque intégralement restituée au fleuve en aval, à 99 % indique EDF.

En contrepartie, l'eau rétribuée au fleuve est aussi plus chaude de « quelques degrés », suivant les réacteurs, indique l'Autorité de sûreté nucléaire. Jusqu'à « une dizaine de degrés » à puissance maximale selon l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN). D'où la réglementation en vigueur, ordonnant des valeurs de rejets thermiques spécifiques à chaque site - en fonction des caractéristiques techniques et de l'environnement - afin de limiter les effets sur la biodiversité. Au Bugey, par exemple, la température maximale de rejet est ainsi fixée en temps normal à 26 degrés. Elle est de 28 degrés au Tricastin.

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Toutes les centrales en bord de fleuve seraient désormais en circuit fermé

À l'inverse, le débit de prélèvement des circuits dits « fermés », tous situés en bord de rivière à l'exception des réacteurs de la région Rhône-Alpes, est bien plus faible (2 m³/s). En revanche, l'eau prélevée n'est pas intégralement restituée au fleuve : 40 % est rejetée en évaporation, via des tours aéroréfrigérantes, afin de limiter les températures reversées à « quelques dixièmes de degrés » supplémentaires par rapport à celle du point de captage, explique l'ASN.

Cette solution n'affecte donc que très peu la température de l'eau. Et si elle en consomme davantage de façon « nette », via l'évaporation, la consommation d'eau reste limitée par rapport aux débits du Rhône (1.700 m3 par seconde à son embouchure), en raison du faible débit de prélèvement (2 m3/s, contre 40 m3/s en circuit ouvert), observe Olivier Dubois, directeur adjoint de la sûreté au sein de l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN). Pour autant, ce type de circuit comporte une contrainte, via la génération « de rejets chimiques liquides supplémentaires, issus des traitements antitartres et biocides », indique EDF.

Le nucléaire représente 12 % de la consommation d'eau en France

Au final, si le parc nucléaire est bien le premier utilisateur d'eau douce en France avec 15,3 milliards de m3 prélevés en 2019, soit environ la moitié des prélèvements en France toutes activités confondues, il ne représente que 12 % de la consommation de l'eau selon l'Etat, notamment grâce aux circuits fermés, bien derrière l'agriculture (58 %) et l'eau potable (26 %). Les réacteurs à circuit ouvert représentent en effet, à eux seuls, 80 % des prélèvements d'eau douce des centrales nucléaires en France, indiquait en 2019 le ministère de la transition écologique.

Pour l'association d'opposition Sortir du Nucléaire, ces chiffres ne prennent cependant pas en compte les « pollutions » associées aux rejets liquides de produits biocides et à la hausse des températures, « qui constituent de l'eau consommée, parce que modifiée », estime Marion Rivet, chargée du plaidoyer pour l'organisation.

La production « cinq fois plus affectée » par le changement climatique en 2050

Aujourd'hui, 26 réacteurs sur 56 fonctionnent en circuit ouvert dans l'Hexagone. 18 d'entre eux sont situés en bord de mer. Tous les autres sont implantés en bord de rivière, en Auvergne-Rhône-Alpes : les quatre réacteurs du Tricastin (Drôme), les deux de Saint-Alban (Isère) et deux des quatre réacteurs de Bugey (Ain). Et ce seront a priori les derniers de ce type. En effet, tous les futurs réacteurs nucléaires construits en bord de rivière fonctionneraient a priori avec un circuit de refroidissement fermé, là où la production nucléaire sera « cinq fois plus affectée par le réchauffement climatique d'ici à 2050 » selon les projections délivrées par EDF. Ce serait le cas de la génération EPR2, dont une paire est projetée sur le site de la centrale du Bugey à horizon 2042.

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Des études jusqu'en 2030, où « des décisions seront prises »

C'est ainsi qu'a émergé, depuis moins d'un an, l'idée de « permettre (aux centrales nucléaires) de fonctionner beaucoup plus en circuit fermé » : et c'est le président de la République, Emmanuel Macron, qui a été soulevé en personne cette hypothèse en seulement quelques mots, lors du discours de Serre-Ponçon (Hautes-Alpes) en mars dernier. « Il y a eu un peu de moquerie au départ, remarque un ingénieur d'EDF, qui requiert l'anonymat. Maintenant, on attend de voir la concrétisation d'une annonce qui sortait un peu de nulle part ».

Selon lui, « plusieurs critères peuvent accélérer les choses, comme l'accentuation du changement climatique, ou un renforcement réglementaire. Mais dans tous les cas, je ne vois pas ça très rapidement, sauf s'il y a une véritable volonté politique de le faire ».

Après plusieurs mois de travail et de premiers échanges entre l'Etat, l'Agence de l'eau et EDF sur le sujet, l'électricien français affirme aujourd'hui « s'engager à réaliser des études sur les sites de Bugey et Tricastin », pour évaluer la conversion « en tout ou partie » de six réacteurs. Leurs résultats définitifs ne seraient remis qu'en 2030, « date à laquelle des décisions seront prises », ajoute EDF.

« Ces études techniques et financières évalueront la faisabilité des solutions envisageables, étant donnée l'ampleur des modifications à réaliser sur les installations existantes et du foncier nécessaire à l'emplacement de nouveaux aéroréfrigérants. Ces études permettront de peser les avantages sur l'environnement des différentes solutions (...), mais aussi les inconvénients qui en résultent », dont l'augmentation de rejets chimiques, ou encore l'impact visuel, indique EDF.

Des modifications de génie civil « lourdes et coûteuses »

D'un point de vue technique, l'hypothèse de ces transformations semble « réalisable » selon plusieurs interlocuteurs. Mais ces modifications engendreraient « potentiellement des implications très lourdes », soulevait en décembre Matthieu Papouin, directeur régional adjoint de la Direction régionale de l'environnement, de l'aménagement et du logement (DREAL) Auvergne-Rhône-Alpes. Cette conversion, quasi inédite, consisterait en effet à modifier en partie le circuit de refroidissement, « sans impact du point de vue de la sûreté du réacteur », remarque Olivier Dubois, directeur adjoint de l'expertise de sûreté au sein de l'IRSN :

« On ne toucherait qu'à l'extrémité du circuit de refroidissement, mais pas au bâtiment réacteur, ni à la salle des machines, qui est une zone non nucléaire. En revanche, ces modifications sont assez lourdes en termes de génie civil, donc coûteuses ».

La Cour des Comptes interrogeait d'ailleurs, dès mars 2023, EDF sur ce projet. Les magistrats indiquent : « Selon l'entreprise, « la faisabilité technique et foncière est très complexe et difficile à mettre en œuvre. Les coûts sont très élevés : un coût d'installation de l'ordre 500 millions d'euros et des coûts de maintenance significatifs restant à évaluer ». » De même, selon nos confrères du Monde, le budget estimé des travaux s'élèverait à 1 milliard d'euros.

Quelques modèles « hybrides » à l'étranger

De même, les retours d'expérience sont peu nombreux. Seule la centrale nucléaire d'Asco (Espagne), située au bord de l'Ebre, a connu ce type de transformation juste après son entrée en exploitation, en 1984. La construction d'une tour lui permet depuis de refroidir l'eau avant de la rejeter, sans pour autant modifier son système de refroidissement initial. De même, plusieurs centrales thermiques sud-africaines ont vu leur fonctionnement adapté. Tandis que dans certains cas très particuliers, il existe d'autres sources d'approvisionnement pour diminuer les prélèvements et la consommation d'eau : aux Etats-Unis, la centrale de Palo Verde (Arizona), située en plein désert, utilise même les eaux usées recyclées de la ville de Phoenix pour alimenter le circuit de refroidissement.

En France, l'hypothèse de ces modifications s'accommoderait-elle d'un fonctionnement « hybride » - mi ouvert, en temps normal, mi fermé, lors des périodes de fortes chaleurs - comme c'est déjà le cas de certains réacteurs à l'étranger ?

« Nous pouvons imaginer beaucoup de choses, détaille Olivier Dubois. Que le circuit de refroidissement soit en partie ouvert, ou fermé, ou même des solutions mixant les deux. Mais aussi une utilisation des tours seulement l'été, et en circuit ouvert en hiver. C'est techniquement possible ».

Et économiquement viable ? Selon la Cour des Comptes, EDF « estime que le niveau de maturité de ces technologies, les retours d'expériences, le rapport coûts/bénéfices associé à leur mise en œuvre ou encore la structuration des filières industrielles concernées la conduit à confirmer ses choix technologiques actuels : circuit ouvert pour des sites en bord de mer, aéroréfrigérants humides pour des sites en bord de rivière ». L'hypothèse de la conversion vers des circuits conventionnels, avec des tours plus ou moins hautes en fonction des problématiques locales, semble sur la table.

L'épineuse question du foncier

D'où une question majeure : celle du foncier disponible. Le site actuel du Bugey est déjà très occupé. Mais où pourraient être construites ces nouvelles tours, qui occupent la plus grande place sur un site nucléaire ?

Au Bugey, peut-être sur un espace d'environ 80 hectares, déjà propriété d'EDF selon nos informations, mais pour l'instant non aménageable, situé entre la centrale existante et le site de 150 ha identifié pour le projet de deux EPR2 ? C'est l'hypothèse de plusieurs observateurs locaux. Ou bien, s'agirait-il de rehausser les tours existantes ? Pour Olivier Dubois, cette deuxième option « paraît mécaniquement impossible ».

« Il existe plusieurs solutions technologiques : faire plusieurs tours, plus petites. C'est l'option qui a été retenue pour la centrale de Chinon, située près des châteaux de la Loire, notamment pour des raisons paysagères. Il y a un système de ventilation forcée. On peut ainsi moduler la hauteur, la taille et le nombre de tours, mais aussi le type de circulation, naturelle ou forcée ».

Un conflit d'usage ?

De même, les besoins d'espaces s'avèrent aujourd'hui nombreux. Car « le nucléaire, c'est le domaine du temps long, relève Nicolas Chantepy, directeur général par intérim de l'Agence de l'eau Rhône-Méditerranée-Corse. Et 2030, c'est demain. Les réflexions à conduire sur les centrales actuelles sont aussi à mailler avec les projets de nouveaux EPR annoncés, notamment à Bugey ». Car eux aussi, seraient dotés de tours aéroréfrigérantes, nécessitant de la place. Pour les accueillir, une parcelle d'environ 150 hectares a justement été identifiée à quelques centaines de mètres de la centrale, à Loyettes (Ain), et pourrait voir son statut adapté dans le prochain Plan local d'urbanisme (PLU), en cours de révision.

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Ainsi, tous ces projets vont-ils vraiment de pair ? Le Bugey, dont les réacteurs viennent de dépasser les quarante ans, doit rapidement se projeter pour qualifier son foncier : sera-t-il en partie consacré au démantèlement, ou à la poursuite de l'exploitation des ouvrages ? Toutes ces questions restent pour l'instant en suspens. « Mais le pari des tours, c'est aussi celui de l'avenir : la question se pose, certes, encore pour les réacteurs actuels, mais pas pour les suivants », relève un ingénieur.

Des études aussi en cours au Tricastin

Les études débutent également au Tricastin, site déjà très occupé par les activités d'EDF et d'Orano pour la conversion et l'enrichissement des combustibles nucléaires. D'autant qu'une singularité saute aux yeux : le site dispose déjà de deux tours aéroréfrigérantes, arrêtées en 2012, car rattachées à l'ancien site d'enrichissement de l'uranium par diffusion gazeuse, Eurodif. Leur démantèlement, acté en 2020, débuterait au premier semestre 2025.

Aurait-il été possible de faire machine arrière en les requalifiant ? D'après Orano, leur propriétaire, le sujet « a été étudié par le passé avec EDF ». L'électricien aurait par ailleurs indiqué à la Commission locale d'information du Tricastin, en octobre dernier, que les tours n'étaient finalement pas adaptées en termes de design.

La question reste donc entière quant à l'implantation de nouveaux aéroréfrigérants, sachant qu'Orano prévoit également l'extension de l'usine George Besse II, dont le début du génie civil est attendu en septembre 2024.