La Fondation de réglementation pour le déploiement de petits réacteurs modulaires

Leur conception compacte, leur potentiel de fabrication en usine et leur évolutivité promettent de réduire les coûts initiaux en capital et une plus grande flexibilité de pose par rapport aux réacteurs traditionnels à grande échelle. Plus de 70 conceptions de RSM sont en cours de développement à l'échelle mondiale, couvrant les eaux légères, les neutrons rapides, les sels fondus et les technologies à haute température refroidies au gaz. Toutefois, le cheminement de la conception au déploiement dépend d'un cadre réglementaire stable, prévisible et techniquement solide.

Les RMS diffèrent fondamentalement des réacteurs conventionnels de façon à remettre en question les approches réglementaires existantes, leur taille plus petite permettant de mettre en place des systèmes de sécurité passive qui dépendent de la circulation naturelle, de la gravité et de la convection plutôt que de pompes actives et de générateurs de secours.De nombreuses conceptions intègrent des modules scellés en usine qui peuvent être transportés par rail ou camion et assemblés sur place. Certains fonctionnent à des températures plus élevées ou utilisent différents agents de refroidissement comme le sodium liquide ou le sel fondu.

Les examens techniques, les rapports d'évaluation de la sûreté et les décisions de délivrance de permis du CNRC fournissent un modèle transparent et techniquement défendable que les nouveaux organismes de réglementation peuvent adapter à leur contexte national. Des organisations internationales, dont l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA) et l'Association nucléaire mondiale, ont souligné l'importance de l'harmonisation réglementaire pour réduire les doubles emplois, accélérer le déploiement et maintenir la sécurité dans tous les pays.

L'approche évolutive du CNRC en matière de réglementation des RMS

Contexte historique et fondements réglementaires

Le CNRC a été créé en 1974 en tant qu'organisme indépendant chargé de réglementer les centrales nucléaires commerciales et les autres utilisations des matières nucléaires. Son cadre réglementaire a été construit autour de grands réacteurs à eau légère dotés de systèmes de sûreté actifs, de délais de construction pluriannuels et de licences spécifiques à un site donné. Pendant des décennies, ce cadre a bien servi l'industrie, assurant que les installations d'exploitation répondaient à des critères de sûreté rigoureux.

En réponse, le CNRC a entrepris une série d'études de politiques, de livres blancs et de règlements à compter de la fin des années 2000.L'agence a publié en 2019 un énoncé de politique affirmant que les RMS pouvaient être autorisés en vertu de règlements existants, mais que des ajustements techniques et procéduraux précis étaient nécessaires.Cette démarche a permis aux demandeurs de procéder à des licences sans attendre l'élaboration de nouvelles règles complètes pendant que l'agence a élaboré des lignes directrices ciblées.

Portée de la certification de conception et des examens des licences

Le mécanisme le plus direct du CNRC pour appuyer le déploiement de la RSM est le processus de certification de conception, qui évalue le dossier de sécurité d'un réacteur indépendamment de tout site particulier. Une fois certifié, la conception peut être référencée dans les demandes de licence combinées subséquentes, réduisant ainsi les examens répétitifs. L'organisme a terminé ou examine activement plusieurs conceptions de la RSM, dont le module d'alimentation NuScale, un RSM sous pression qui a reçu la première certification de conception du CNRC pour une RSM en janvier 2023.

Le CNRC a établi des bureaux de projet spécialisés pour chaque étude préalable et officielle, en tenant compte de l'intensité des ressources de ces évaluations. L'organisme a également publié des documents d'orientation spécifiques à la conception, comme le Guide de réglementation 1.233, qui fournit une approche intégrée pour l'octroi de licences aux réacteurs avancés non à eau légère. Ces documents traduisent les principes généraux de réglementation en attentes spécifiques à la conception, réduisant l'incertitude pour les promoteurs et accélérant le calendrier d'examen.

Normes de sécurité et prescriptions techniques applicables aux RSM

Systèmes de sécurité passive et défense en profondeur

Pour les RMS, l'application de la défense en profondeur nécessite un réexamen parce que de nombreuses conceptions reposent davantage sur des caractéristiques de sécurité passive que sur des dispositifs de protection actifs. Le CNRC a reconnu que les systèmes passifs peuvent réduire la fréquence de certains événements d'initiation tout en réduisant la dépendance à l'égard de l'action de l'exploitant et de l'énergie hors site. Toutefois, l'organisme exige que les systèmes passifs soient démontrés avec une grande fiabilité et que leur rendement soit vérifiable dans toutes les conditions de conception et de base.

Le cadre de réglementation du CNRC en matière de sécurité passive comprend des exigences particulières en matière d'essais, d'analyses et de qualification. Les systèmes passifs comme l'élimination de la chaleur par décomposition naturelle, le refroidissement par cœur d'urgence par gravité et le refroidissement passif par confinement doivent être conçus pour fonctionner sans composants actifs tels que les pompes, les vannes ou les générateurs diesel. Le CNRC évalue ces systèmes au moyen d'analyses déterministes complétées par des évaluations probabilistes des risques.

Sécurité, garanties et contrôle des matières

Les RMS présentent des possibilités et des défis en matière de réglementation de la sécurité, car leur empreinte physique et leur potentiel de localisation souterraine ou de niveau inférieur peuvent réduire la vulnérabilité aux menaces externes comme l'impact des aéronefs ou les explosifs embarqués sur véhicule. De nombreux modèles ont des inventaires radioactifs plus petits, réduisant les conséquences potentielles d'un événement malveillant. Toutefois, la nature modulaire et transportable des RMS introduit de nouvelles considérations en matière de sécurité pendant la fabrication, le transport et l'assemblage sur place.

Les exigences de sécurité de l'organisme pour les RMS sont codifiées dans la partie 73 du 10 CFR, qui couvre la protection physique des végétaux et des matériaux. Pour les RMS, le CNRC a permis aux titulaires de permis de proposer d'autres approches de sécurité lorsque les caractéristiques de conception offrent une protection équivalente aux exigences conventionnelles. Cette approche axée sur la performance donne aux promoteurs une souplesse pour optimiser la sécurité sans réduire l'efficacité.

Préparation aux situations d'urgence et souplesse de positionnement

Les grandes centrales nucléaires traditionnelles exigent des zones de planification d'urgence étendues (ZEP) d'une superficie d'environ 10 milles pour les voies d'ingestion et de 50 milles pour les voies d'inhalation, avec des plans d'intervention hors site complets. Les ZEP, en raison de leurs limites de source plus faibles et de leurs caractéristiques de sûreté passive, peuvent justifier des ZEP plus petites ou des exigences de planification d'urgence réduites.

En 2020, le CNRC a publié un projet de cadre réglementaire pour un nouveau cadre de préparation aux situations d'urgence, spécialement pour les RMS et les autres réacteurs de pointe. Le cadre tient compte de facteurs tels que le moment et l'ampleur des rejets potentiels, l'efficacité des mesures d'atténuation passives et la capacité des équipements d'urgence sur place à fonctionner sans soutien extérieur. Pour les conceptions qui peuvent démontrer qu'aucune mesure de protection extérieure n'est nécessaire pour la sécurité publique, le CNRC a indiqué que les zones de planification des urgences pourraient être réduites à la limite du site.

License Innovations et efficacité des processus

Approbations de conception normalisées et délivrance de licences modulaires

L'une des innovations réglementaires les plus importantes pour le déploiement de la RMS est le concept de certification normalisée de conception combinée à l'octroi de licences modulaires. Le CNRC a mis au point des processus qui permettent de faire référence à une seule certification de conception pour plusieurs unités dans plusieurs sites, ce qui réduit considérablement les coûts et les délais de délivrance de licences.

L'organisme a également étudié le concept d'approbation de la conception normalisée qui permettrait d'utiliser une conception dans plusieurs pays par le biais d'accords bilatéraux ou multilatéraux. Bien que le CNRC ne puisse délivrer de licences pour des installations étrangères, il peut fournir des évaluations techniques que les organismes de réglementation étrangers intègrent dans leurs propres décisions d'octroi de licences.

Prévisibilité et planification des ressources

Les investisseurs doivent être convaincus que l'examen réglementaire sera effectué dans un délai connu pour éviter les dépassements de coûts et les retards dans le projet. Le CNRC a pris des mesures pour améliorer la prévisibilité des délais par des calendriers d'étape, des approches d'examen par étapes et une affectation de ressources dédiée. L'organisme a mis sur pied un groupe de travail sur la RSM dirigé par le Bureau de la réglementation des réacteurs nucléaires qui coordonne les examens dans toutes les disciplines techniques et assure l'harmonisation entre les demandeurs et les examinateurs.

L'organisme a mis en place un processus de mobilisation préalable à la demande qui permet aux promoteurs de soumettre des livres blancs, des rapports d'actualité et des analyses préliminaires de sécurité avant le dépôt officiel des dossiers. Cette mobilisation proactive permet de cerner les problèmes éventuels tôt, réduisant ainsi la probabilité de grandes surprises au cours de l'examen officiel. Le CNRC a également publié des directives sur la présentation et le contenu des demandes de licence de RMS, y compris le niveau de détail recommandé, les méthodes d'analyse et la documentation à l'appui, ce qui aide les demandeurs à soumettre des demandes complètes et de haute qualité.

Harmonisation mondiale et collaboration internationale en matière de réglementation

Le CNRC comme point de repère pour les nouveaux organismes de réglementation

Pour les pays qui envisagent un déploiement de RSM qui ne possèdent pas une vaste expérience en matière de réglementation nucléaire, le cadre du CNRC sert de point de départ naturel. Les règlements du CNRC sont accessibles au public, sont complets sur le plan technique et ont été testés au cours de décennies d'application aux réacteurs en exploitation.

Le CNRC participe aussi activement au processus d'établissement de normes de l'AIEA, contribuant à l'élaboration de normes de sûreté, de normes de conception et de lignes directrices en matière de sécurité applicables aux RMS. Le Forum des régulateurs de RMS de l'AIEA, créé en 2015, réunit des organismes de réglementation de pays ayant des programmes de RMS actifs pour partager leurs expériences, cerner les défis communs et élaborer des approches harmonisées.

Accords bilatéraux et reconnaissance mutuelle

Le CNRC a signé des protocoles d'entente avec les organismes de réglementation du Canada, du Royaume-Uni, du Japon, de la Corée du Sud et d'autres pays qui prévoient l'échange d'information, des examens conjoints et la reconnaissance mutuelle des évaluations techniques.

L'entente entre la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN) et le CNRC, signée en 2019, est particulièrement importante étant donné le chevauchement des intérêts dans le développement de la RSM entre les deux pays.Les deux organismes de réglementation se sont engagés à partager l'information préalable à la demande, à coordonner les calendriers d'examen et à étudier la possibilité d'examens techniques conjoints.

Stabilité réglementaire et confiance en l'investissement

La stabilité réglementaire est peut-être le facteur le plus important pour attirer des investissements privés dans les projets de RMR. Les promoteurs et les financiers ont besoin de la confiance que le cadre réglementaire ne changera pas de façon à invalider les approbations antérieures ou à imposer des coûts imprévus. Le processus d'établissement des règles du CNRC, qui comprend des avis publics, des périodes de commentaires et des audiences officielles, offre la stabilité et la prévisibilité procédurales.

La fiabilité des processus de réglementation est particulièrement importante pour les RMR, où les chaînes de production et les investissements dans la chaîne d'approvisionnement dépendent d'un processus réglementaire clair. Le premier avantage de la taille est accordé aux conceptions qui font le chemin de l'examen réglementaire, non seulement aux États-Unis, mais aussi dans les administrations qui se réfèrent aux constatations du CNRC.

Défis et domaines à relever pour poursuivre l'élaboration de la réglementation

Technologie avancée et réacteurs non légers

Bien que les RMS à eau légère aient fait le plus de progrès en matière de réglementation, bon nombre des modèles les plus novateurs de RMS utilisent des produits de refroidissement non hydriques comme le sel fondu, le sodium liquide ou le gaz d'hélium. Ces conceptions posent des défis fondamentaux en matière de réglementation, car les règlements existants du CNRC ont été rédigés spécifiquement pour les réacteurs à eau légère.

Le cadre réglementaire de l'organisme pour les réacteurs à eau légère, appelé «partie 53», est en cours d'élaboration et établira des exigences de sécurité qui tiennent compte de la technologie et qui peuvent être appliquées à n'importe quel type de réacteur. La règle proposée remplacerait les exigences normatives par des critères fondés sur la performance, permettant aux concepteurs de démontrer la sécurité en utilisant des méthodes appropriées à leur technologie.

Confiance du public et participation des intervenants

L'approbation de la réglementation ne garantit pas à elle seule le déploiement de la RSM; l'acceptation par le public des sites proposés est également essentielle. Les exigences de la conformité du CNRC aux exigences, le processus d'étude d'impact environnemental et les audiences obligatoires fournissent des voies officielles pour la participation des intervenants.

Par exemple, un projet de RMS fabriqué en usine et transporté vers un site minier éloigné présente des considérations de sûreté et de sécurité différentes de celles qui sont en place dans les centrales nucléaires. Le cadre réglementaire du CNRC tient compte de ces considérations, mais il faut communiquer efficacement pour renforcer la confiance. L'organisme a publié des directives sur la façon dont les titulaires de RMS devraient collaborer avec les intervenants locaux, y compris les organismes d'intervention d'urgence, les gouvernements des États et des collectivités locales et les groupes communautaires.

Effectifs et capacités techniques

Le CNRC doit constamment relever des défis en matière de recrutement, de formation et de maintien en poste de la main-d'oeuvre technique nécessaire pour examiner les modèles de RSM, en particulier ceux qui font appel à des technologies nouvelles. Le personnel de l'organisme possède une expertise approfondie dans les systèmes de réacteurs à eau légère, mais les produits de refroidissement non à eau légère, les matériaux avancés et les nouveaux formulaires de combustible nécessitent des capacités supplémentaires.

Les intervenants de l'industrie ont exprimé leur inquiétude quant à la capacité du CNRC d'examiner simultanément plusieurs modèles de RSM, compte tenu de l'intensité des ressources de chaque examen. L'organisme a réagi en augmentant son équipe de pointe chargée de la délivrance des permis de réacteur, en créant des bureaux de projet spécialisés et en hiérarchisant les projets les plus en développement. Le budget du CNRC pour la délivrance des permis de réacteur avancé a augmenté au cours des dernières années, ce qui reflète le soutien apporté par le Congrès et l'administration.

Les promoteurs doivent produire des analyses de sûreté de haute qualité, des descriptions de conception et des documents à l'appui qui répondent aux normes du CNRC. L'organisme a fourni des directives détaillées sur les attentes, y compris des calculs, des modèles et des codes et normes acceptés. Le Bureau de la recherche en réglementation nucléaire du CNRC mène et parraine des programmes expérimentaux qui produisent des données pertinentes pour les analyses de sûreté, comme des essais d'effets distincts, des essais d'effets intégraux et la validation de codes thermohydrauliques.

L'avenir du Règlement du CNRC dans le déploiement mondial de RSM

Harmonisation et voie à suivre

À mesure que de nombreux pays poursuivront leur déploiement, la pression pour l'harmonisation réglementaire s'intensifiera. Le CNRC est bien placé pour diriger cet effort, compte tenu de l'étendue de son expertise technique, de la maturité de ses processus réglementaires et de ses relations établies avec les organismes de réglementation étrangers. Les travaux en cours de l'organisme sur la partie 53, le cadre des réacteurs non à eau légère, fourniront un modèle qui intègre la technologie et que d'autres organismes de réglementation peuvent adapter à leur contexte national.

L'harmonisation internationale ne signifie pas une réglementation uniforme; les systèmes juridiques nationaux, la disponibilité des ressources et les attentes du public continueront de produire des différences. Toutefois, la reconnaissance mutuelle des résultats techniques, des examens conjoints et des ententes de partage des tâches peut réduire les doubles emplois tout en maintenant la sécurité. La collaboration du CNRC avec la CCSN sur les examens techniques communs pour les conceptions de RMS qui demandent l'approbation dans les deux pays offre un modèle qui pourrait être étendu à d'autres relations bilatérales et multilatérales.

Prévisibilité réglementaire en tant que catalyseur pour l'investissement

Les promoteurs et les financiers doivent être sûrs de la réglementation pour engager les milliards de dollars nécessaires à la construction d'usines de RSM, à l'établissement de chaînes d'approvisionnement et à la construction de projets de première nature. Le CNRC a déjà délivré des certificats de conception, des licences combinées et des permis de site initiaux, ce qui démontre sa capacité opérationnelle et son engagement à l'égard de l'achèvement de la réglementation.

Pour les pays qui cherchent à déployer rapidement des RMR pour atteindre les objectifs de décarbonisation, le cadre réglementaire du CNRC offre une base éprouvée. En se référant aux conceptions certifiées par le CNRC, en adoptant des normes de sûreté dérivées du CNRC et en tirant parti des accords bilatéraux, les pays nucléaires émergents peuvent réduire leur propre temps et leur coût de développement réglementaire. Les programmes de coopération technique, les initiatives de formation et les mécanismes de transfert de connaissances du CNRC fournissent les outils dont ces pays ont besoin pour renforcer leur capacité réglementaire.

Les cadres réglementaires détermineront les conceptions qui réussissent, à quelle vitesse elles peuvent être évaluées et quels pays bénéficient de cette technologie émergente. Le CNRC, par l'évolution de ses normes, ses innovations en matière de délivrance de licences et son engagement international, joue un rôle déterminant dans l'élaboration du paysage réglementaire des RMR à l'échelle mondiale. Les investissements continus dans la capacité réglementaire, l'établissement de règles intégrant la technologie et la collaboration internationale permettront au CNRC de demeurer la pierre angulaire d'un déploiement sécuritaire, responsable et efficace des RMR pour les décennies à venir.