Comment fonctionnent les petits réacteurs modulaires, et pourquoi la Big Tech s'y intéresse

Une nouvelle échelle pour l'énergie nucléaire

Pendant des décennies, l'énergie nucléaire a signifié d'énormes centrales coûtant des dizaines de milliards de dollars et nécessitant une décennie ou plus pour être construites. Les petits réacteurs modulaires, ou SMR (Small Modular Reactors), visent à changer cette équation. Ces réacteurs compacts génèrent entre 10 et 300 mégawatts d'électricité, soit environ un tiers ou moins de la production d'un réacteur conventionnel, et sont conçus de manière à ce que les principaux composants puissent être fabriqués en usine et expédiés vers leur emplacement final pour l'assemblage.

Le concept n'est pas entièrement nouveau. Les sous-marins nucléaires utilisent des réacteurs compacts depuis les années 1950. Mais la volonté civile de commercialiser les SMR s'est fortement accélérée, sous la pression jumelle du changement climatique et de la demande croissante d'électricité des centres de données d'intelligence artificielle.

Comment fonctionnent les SMR

Au fond, les SMR fonctionnent selon le même principe que les centrales nucléaires traditionnelles : la fission nucléaire contrôlée divise les atomes d'uranium ou d'autre combustible, libérant de la chaleur. Cette chaleur transforme l'eau en vapeur, qui fait tourner une turbine pour générer de l'électricité. La différence réside dans l'ingénierie et l'échelle.

Les conceptions de SMR se répartissent en plusieurs familles technologiques. Les réacteurs à eau légère, comme ceux développés par NuScale Power, utilisent de l'eau pressurisée à la fois comme liquide de refroidissement et comme modérateur, la même approche éprouvée utilisée dans la plupart des centrales nucléaires existantes, mais réduite en modules qui peuvent être combinés. La conception de NuScale empile jusqu'à six modules de 77 mégawatts à l'intérieur d'une seule installation, permettant aux opérateurs de faire varier la production d'environ 300 à plus de 900 mégawatts.

D'autres conceptions rompent complètement avec la tradition. Le réacteur Natrium de TerraPower utilise du sodium liquide comme liquide de refroidissement au lieu de l'eau, associé à un système de stockage d'énergie à sels fondus. Cela permet à la centrale d'augmenter sa production de 345 mégawatts à 500 mégawatts pendant les périodes de pointe, une flexibilité que les centrales nucléaires conventionnelles ont du mal à égaler. D'autres concepts encore utilisent du gaz à haute température ou du combustible à sels fondus, chacun ayant des compromis en termes d'efficacité, de production de déchets et de maturité technologique.

L'avantage en matière de sécurité

L'innovation la plus importante dans la conception des SMR est peut-être la sécurité passive. Les réacteurs traditionnels s'appuient sur des pompes, des générateurs de secours et des opérateurs humains pour maintenir le cœur au frais en cas d'urgence. De nombreux SMR utilisent plutôt des processus physiques naturels (gravité, convection et circulation naturelle du liquide de refroidissement) pour arrêter et refroidir le réacteur sans aucune alimentation externe ni intervention humaine.

Selon le U.S. Department of Energy, les conceptions avancées de SMR peuvent se refroidir passivement pendant des jours après l'arrêt. Le réacteur de NuScale, par exemple, peut s'auto-refroidir pendant au moins sept jours sans électricité ni intervention de l'opérateur. Cela réduit considérablement le risque d'un scénario de fusion comme ceux de Fukushima ou de Three Mile Island.

Pourquoi la Big Tech parie des milliards

La poussée mondiale vers les SMR a trouvé un champion improbable : la Silicon Valley. Alors que les modèles d'IA deviennent de plus en plus grands et que les centres de données consomment toujours plus d'électricité, les entreprises technologiques ont besoin d'une énergie fiable et sans carbone, 24 heures sur 24. L'énergie solaire et éolienne sont intermittentes ; les SMR offrent des facteurs de capacité supérieurs à 90 %, ce qui signifie qu'ils peuvent fonctionner presque en continu.

Meta a signé des accords potentiels totalisant plus de six gigawatts de capacité nucléaire, soit suffisamment pour alimenter environ cinq millions de foyers, y compris des accords avec TerraPower et Oklo, selon Bloomberg. Microsoft a relancé une unité à Three Mile Island en Pennsylvanie dans le cadre d'un accord d'achat d'électricité de 20 ans. Google et Amazon ont également annoncé des partenariats dans le domaine de l'énergie nucléaire.

L'Agence internationale de l'énergie atomique dénombre environ 100 conceptions de SMR en développement dans le monde, avec environ 74 projets actifs progressant vers la construction ou l'autorisation.

Les défis à venir

Malgré tout cet enthousiasme, les SMR sont confrontés à de réels obstacles. Le coût reste le plus grand point d'interrogation. Les projets pionniers entraînent des coûts d'investissement de 3 000 à 6 000 dollars par kilowatt, et NuScale a vu son coût de construction prévu pour un projet prévu dans l'Idaho augmenter de 75 % avant que le projet ne soit finalement abandonné. Les partisans affirment que la production en usine et la fabrication en série feront baisser les coûts au fil du temps, mais cela reste à prouver à grande échelle.

Les SMR produisent également toujours des déchets radioactifs. Certaines études suggèrent que certaines conceptions de SMR peuvent générer du combustible usé avec une radiotoxicité plus élevée par unité d'énergie que les réacteurs conventionnels, ce qui complique le stockage à long terme. Les délais d'autorisation restent longs : seules deux conceptions de SMR fonctionnent commercialement dans le monde : le réacteur flottant KLT-40S de la Russie et le réacteur à gaz à haute température HTR-PM de la Chine.

La Commission européenne a dévoilé une stratégie en mars 2026 pour mettre en service les premiers SMR européens d'ici le début des années 2030, signalant une dynamique politique. Mais transformer les plans en centrales électriques opérationnelles nécessitera l'alignement des régulateurs, des investisseurs et des communautés, un processus que l'énergie nucléaire a historiquement trouvé difficile.

Une technologie de transition ?

Les SMR ne résoudront pas à eux seuls la transition énergétique. Mais leur combinaison d'une énergie de base sans carbone, d'une sécurité accrue et d'une implantation flexible en fait un complément intéressant aux énergies renouvelables. La question de savoir s'ils tiendront cette promesse dépend de la capacité de l'industrie à respecter les coûts et les délais, ce que l'énergie nucléaire a rarement réussi à faire dans le passé.