L'économie du réaménagement des réacteurs Candu versus construction nouvelle

L'économie du réaménagement des réacteurs Candu versus construction nouvelle

Pour les propriétaires de réacteurs CANDU (Canada Deuterium Uranium), le choix entre prolonger la durée de vie d'une centrale existante par une rénovation majeure et construire un réacteur tout neuf est un calcul stratégique de plusieurs milliards de dollars. La réponse a des implications profondes pour la fiabilité du système électrique, les trajectoires de réduction du carbone et la compétitivité à long terme de la technologie des réacteurs à eau lourde. Cette analyse décompense les aspects économiques de cette décision, en s'appuyant sur des projets réels, des données sur les coûts en capital et sur les cadres de marché et de réglementation qui façonnent les résultats des investissements.

Ce qui fait du réaménagement CANDU une proposition économique distincte

Les réacteurs CANDU, développés à l'origine par Énergie atomique du Canada limitée, sont des réacteurs à eau lourde sous pression qui utilisent l'uranium naturel comme combustible et l'eau lourde comme modérateur et comme fluide de refroidissement. Leur conception horizontale de canaux de combustible – un ensemble d'environ 380 à 480 tubes à pression qui contiennent les faisceaux de combustible – est fondamentalement différente de la conception de grands récipients à pression des réacteurs à eau légère.Cette architecture est la clé de l'économie de la rénovation : les tubes à pression et leurs tubes calandriens enserrants sont sujets à des changements d'irradiation, de fluage et de dimension sur des décennies d'exploitation, et ils n'ont jamais été conçus pour durer les 60 années complètes de vie possible des installations.

Le réaménagement se concentre donc sur une transplantation cardiaque de milieu de vie plutôt que sur une reconstruction complète. L'activité principale consiste à enlever et à remplacer tous les tubes de pression et les tubes de calandre, processus qui nécessite l'arrêt du réacteur pendant trois à quatre ans par unité. Au cours de cette panne, les services publics remplacent également les tuyaux d'alimentation, inspectent et remplacent souvent les générateurs de vapeur, installent des instruments numériques modernes de contrôle et de sécurité et mettent à niveau les systèmes d'évacuation de chaleur d'urgence de l'usine pour répondre aux normes de sécurité actuelles.

Un projet de rénovation tire parti de l'investissement initial dans la préparation du site, le raccordement au réseau de transport, l'apport en eau de refroidissement et les sorties d'eau, ainsi que de l'immense masse de béton et d'acier qui constitue le bâtiment du réacteur. Il préserve également les accords de travail existants, les habilitations de sécurité et la connaissance tacite de la main-d'oeuvre opérationnelle. D'un point de vue réglementaire, la voie de délivrance des permis de rénovation est considérablement plus courte que celle d'un nouveau bâtiment, même si elle exige encore une évaluation environnementale et une approbation de cas de sûreté robustes de la part de la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN).

Coûts actuels de remise en état

Les données les plus complètes sur les coûts de remise en état du CANDU proviennent de l'Ontario, où le gouvernement provincial et ses organismes ont entrepris la prolongation simultanée de la durée de vie de dix réacteurs aux centrales nucléaires de Darlington et de Bruce. Ontario Power Generation (OPG) a terminé la remise en état de l'unité 2 de Darlington en 2020, pour un coût d'environ 5,1 milliards de dollars canadiens pour cette unité unique de 878 mégawatts (électriques).

Sur le site Bruce Power – exploité en partenariat public-privé – le projet de remplacement des composantes majeures (MRC) pour six unités a un coût total estimé à 13 milliards de dollars canadiens (en dollars de 2020). Bien que ces chiffres soient substantiels, ils sont nettement inférieurs au coût en capital d'un nouveau réacteur nucléaire à grande capacité à un jour, que les plus récentes études internationales de redimensionnement placent dans une fourchette de 5 500 à 9 000 dollars par kilowatt pour les projets avancés d'eau légère et d'eau lourde sur les marchés occidentaux.

Le projet Darlington Unit 2 a été exécuté dans les délais et dans les limites de son enveloppe budgétaire, ce qui a permis de gagner de la confiance des agences de notation obligataire et du Trésor provincial. La prévisibilité découle en partie du fait que la majorité des coûts du projet sont liés à la fabrication et à l'installation de composants sur un site où les caractéristiques géologiques, hydrologiques et logistiques sont déjà pleinement caractérisées.

Avantages économiques de la rénovation : au-delà des économies en capital

Le réaménagement des installations de distribution d'électricité dans le réseau plus tôt, entraîne des coûts de financement moins élevés et reporte de trente ans ou plus le passif de déclassement. Voici les principaux avantages par rapport à un nouveau projet de construction CANDU.

• Les dépenses en capital à un jour plus bas. Même une rénovation de haut niveau, d'environ 4 500 $ par kilowatt, représente environ la moitié du coût unitaire d'un nouveau réacteur construit dans les conditions actuelles du marché, ce qui réduit les capitaux propres et les dettes qui doivent être levés et le risque financier transmis aux contribuables ou aux contribuables.
• Faster return to service Une unité qui subit une seule panne de rénovation de milieu de vie est hors ligne pendant 36 à 48 mois. Une nouvelle centrale nucléaire prend généralement 7 à 10 ans, du premier béton au raccordement au réseau, sans compter les 3 à 5 ans de planification, de délivrance de permis et de préparation du site qui la précèdent.
• Réutilisation des approbations réglementaires et de l'enveloppe du site. L'évaluation environnementale, la licence de site et la licence d'exploitation existantes peuvent être modifiées plutôt que créées à partir de zéro.
• Maturité de la chaîne d'approvisionnement La chaîne d'approvisionnement de remplacement des tubes de pression et des alimentations CANDU – faisant intervenir des fabricants canadiens spécialisés comme BWXT Canada, SNC‐Lavalin (aujourd'hui AtkinsRéalis) et diverses entreprises d'usinage de précision – a été revitalisée et optimisée grâce aux programmes Darlington et Bruce.
• Défaut de déclassement Chaque année supplémentaire d'exploitation pousse la date finale d'arrêt plus loin dans l'avenir, réduisant la valeur actuelle de la responsabilité de la fiducie de déclassement.Pour une station à quatre unités, une prolongation de la durée de vie de 30 ans peut déplacer le guichet de paiement d'une génération, libérant ainsi du capital pour d'autres investissements dans la transition énergétique.

Comparaisons des coûts des projets réels

Lorsque tous ces facteurs sont combinés à un calcul du coût de l'électricité normalisé, la rénovation est très concurrentielle.Des études de l'Association nucléaire canadienne et de groupes universitaires indépendants comme le Centre ontarien de génie et de politique publique ont estimé que le coût de l'électricité pour la centrale CANDU remise à neuf peut varier de 40 $CAN à 65 $CAN par mégawattheure (2023 dollars), en supposant des taux d'actualisation typiques pour les services publics réglementés.Cela le place dans la même bande que le nouveau gaz naturel à cycle combiné sans tarification du carbone et nettement en deçà de nouveaux projets de champs verts nucléaires, qui dépassent souvent 100 $CAN par mégawattheure dans des analyses économiques comparables.

La remise en état de dix réacteurs devrait permettre de maintenir environ 50 000 années-personnes d'emplois directs et indirects, dont une grande partie dans les secteurs de la fabrication, de l'ingénierie et de la construction spécialisés. La nature non exportable de ces emplois signifie que le multiplicateur économique demeure largement dans l'économie provinciale et nationale, renforçant ainsi le soutien politique aux dépenses. De plus, le travail est largement protégé contre les perturbations de la chaîne d'approvisionnement mondiale parce que la majorité des composantes sont fabriquées au pays.

Comment la remise en état affecte les contribuables et les bilans des services publics

En Ontario, OPG utilise un mécanisme réglementaire -dépassé du coût du projet--qui répartit l'investissement de rénovation sur 30 ans d'exploitation après remise en état.Cela évite les hausses soudaines des tarifs de l'électricité et harmonise les coûts avec les avantages reçus par les consommateurs. Le programme Bruce Power MCR est financé par des accords d'achat d'électricité avec l'ISEO de l'Ontario, offrant une certitude des revenus qui permet aux prêteurs privés d'offrir des taux d'intérêt concurrentiels.

En revanche, le financement d'un nouveau bâtiment CANDU nécessiterait soit un appui gouvernemental, soit un contrat pour faire la différence entre les prix du risque de construction. L'augmentation du capital initial et la prolongation de la période de construction augmenteraient inévitablement le coût du capital, ce qui, pour un nouveau bâtiment, pourrait ajouter 30 % à 50 % au coût du jour au lendemain.

Le dossier de la construction de CANDU

Bien que la rénovation soit économiquement impérative pour les sites existants, elle n'est pas une solution universelle. La nouvelle construction peut être la seule voie viable dans les cas où il n'y a pas de réacteur à rénover, où il faut développer rapidement la capacité ou où un pays souhaite lancer pour la première fois un programme d'énergie nucléaire.

La conception CANDU 6 (EC6) améliorée, par exemple, intègre des caractéristiques passives pour le refroidissement postaccident, un système de pulvérisation de confinement plus robuste et des dispositions pour une durée de conception plus longue de 60 ans sans rénovation majeure à mi-vie.Ces progrès pourraient éventuellement réduire l'écart de coûts opérationnels en réduisant les pertes d'eau lourde et la fréquence des pannes. Cependant, aucune EC6 n'a encore été construite et la première prime de nature serait sévère.

La construction de CANDU ne serait pas non plus à risque économique :

• Les estimations pour une nouvelle station CANDU 6 à deux unités dans un environnement réglementaire occidental commencent à 10-15 milliards de dollars canadiens pour la première paire d'unités, ce qui se traduit par 8 000 à 12 000 dollars canadiens par kilowatt jusqu'à ce que les avantages de la construction en série soient réalisés.
• Période prolongée d' report des revenus Le capital est immobilisé pendant une décennie ou plus sans rendement en espèces, ce qui expose les investisseurs à la volatilité des taux d'intérêt, au risque de prix de l'électricité et aux changements réglementaires.
• Même en utilisant une conception de référence éprouvée, le rétablissement de l'ingénierie détaillée et de l'agrément d'un nouveau site implique des dizaines de milliers d'heures de travail professionnel qui doivent être payées à l'avance.
• Infrastructure à cycle de combustible Bien que les réacteurs CANDU soient remarquablement souples sur le combustible (uranium naturel, uranium légèrement enrichi, et même les mélanges de thorium), le marché demeure petit par rapport au combustible des réacteurs à eau légère, et l'inventaire de l'eau lourde à lui seul coûte des centaines de millions de dollars par réacteur.

Malgré ces obstacles, de nouveaux projets peuvent être justifiés dans des scénarios précis. L'expansion d'un parc CANDU existant sur un site déjà autorisé – tel que le projet Darlington New Nuclear (qui est maintenant consacré aux petits réacteurs modulaires, mais qui a initialement conçu une unité CANDU à grande échelle) – atténuerait certains risques propres à un site.

Analyse comparative : Rénovation par rapport à une nouvelle construction dans des scénarios spécifiques

Pour illustrer les compromis, il faut envisager deux projets hypothétiques. Scénario A : Une station CANDU à unité unique construite en 1990, qui entre dans sa fenêtre de rénovation à mi-vie à 35 ans. L'usine a bien fonctionné, a une base d'octroi de licences solide et fonctionne sur un marché déréglementé avec une tarification du carbone. La remise en état à 4 000 $/kW avec une panne de 4 ans produira de l'électricité pendant 30 ans supplémentaires au CAL vers 55 $CAN/MWh. Scénario B : Une conception CANDU 6 à double unité de terrain vert sur le même marché, nécessitant 10 ans pour construire, à 8 000 $/kW. Le CAL, y compris des économies de financement et de carbone, serait supérieur à 110 $/MWh pendant la première décennie, en déclinant seulement après l'amortissement complet des capitaux.

Un pays comme l'Arabie saoudite ou la Pologne qui envisage un programme d'eau lourde subirait des coûts élevés en premier lieu par nature, le développement de la chaîne d'approvisionnement, la location d'eau lourde et la formation de la main-d'oeuvre. Pour eux, la construction de nouveaux CANDU serait comparée à d'autres technologies comme AP1000, HPR1000 ou SMR, et ne serait viable que si les caractéristiques des réacteurs à eau lourde (p. ex., l'utilisation d'uranium naturel, le ravitaillement en ligne) s'harmonisent avec les objectifs de sécurité énergétique.

Facteurs qui ont contribué à l'équilibre des décisions de remise en état

Pour les propriétaires d'actifs et les planificateurs gouvernementaux, le choix entre la remise à neuf ou le remplacement est rarement une optimisation purement ingénierie-économique.

Au Canada, le prix fédéral du carbone devrait atteindre 170 $CAN par tonne de CO2 d'ici 2030, ce qui améliore considérablement la compétitivité économique de la capacité nucléaire existante, qui émet essentiellement aucun gaz à effet de serre. Le réaménagement, en maintenant la charge de base zéro émission sur le réseau, évite directement la construction de nouvelles centrales de pointe alimentées au gaz et les coûts associés du carbone. La modélisation effectuée par l'Institut canadien du climat indique que sans l'extension de la durée de vie de la flotte de CANDU en Ontario, la province se trouverait face à un écart d'émissions de dizaines de millions de tonnes par année, ce qui nécessiterait des mesures compensatoires coûteuses.

Dans un marché déréglementé ou hybride, il est difficile d'obtenir la certitude de revenus pour une nouvelle centrale nucléaire. Les unités remises en état, cependant, s'inscrivent dans les accords d'achat d'électricité existants, la récupération de la base de taux réglementés ou les mécanismes de partage de contrats déjà établis. Ontario Le Plan énergétique à long terme reconnaît explicitement que la rénovation est l'option la plus économique pour maintenir une charge de base propre, et le gouvernement a structuré un modèle unique de coût de projet différé pour permettre à OPG de recouvrer son investissement de rénovation par des taux réglementés sur une période de 30 ans.

La reprise des travaux de rénovation du CANDU en Ontario a revitalisé une chaîne d'approvisionnement nucléaire nationale qui était en sommeil depuis l'achèvement des derniers réacteurs de l'Ontario au début des années 1990. Les entreprises qui avaient perdu des fabricants d'outils et des ingénieurs qualifiés ont commencé à réembaucher et à former une nouvelle génération de travailleurs.

La propriété publique et autochtone. La remise en état des stations existantes sur les terres autochtones occupées depuis longtemps a souvent un soutien communautaire plus fort parce que le projet est conçu comme une gestion et une continuité plutôt qu'un nouvel empiètement. L'initiative de la RCM Bruce Power, par exemple, a inclus des investissements importants dans les infrastructures locales et les partenariats avec la nation Ojibway de Saugeen.

Incidences politiques et réglementaires sur l'économie de la restauration

Au Canada, la CCSN a simplifié le processus de renouvellement des permis pour les projets de rénovation, exigeant un dossier de sûreté propre à un projet, mais permettant la réutilisation de la documentation existante sur le site. L'Association nucléaire mondiale note que cette efficacité réglementaire réduit de 40 % le coût de la remise en état par rapport à un nouveau bâtiment.

En Ontario, les fonds de déclassement sont détenus dans des fiducies séparées, avec des hypothèses prudentes de rendement. La remise en état ajourne le calendrier des retraits, permettant à la fiducie de croître grâce aux rendements de placements et de réduire la valeur actualisée nette du passif ultime.

Études de cas sur le monde réel : Renaissance de la restauration de l'Ontario

L'expérience des programmes de rénovation Darlington et Bruce offre un laboratoire économique en direct.OPG=s Darlington Returbishment a été la première rénovation à grande échelle du milieu de vie CANDU au Canada depuis les projets Point Lepreau et Wolsong 1 des années 2000. La révision de l'unité 2 a permis d'assurer une exploitation commerciale avant son calendrier révisé et à un coût final qui correspond aux estimations initiales – une rareté dans les projets industriels lourds.

Bruce Powers Le projet de remplacement de composants majeurs est le plus important investissement dans l'infrastructure du secteur privé dans l'histoire du Canada. Exécuté par Bruce Power, TC Energy et le Syndicat des travailleurs de l'électricité, le programme MCR prolongera la durée de vie de six unités d'environ 30 à 35 ans. Le financement a été organisé par l'entremise d'un consortium de banques canadiennes et internationales, appuyé par des accords d'achat d'électricité avec l'exploitant du réseau d'électricité indépendant de l'Ontario.

À l'échelle internationale, l'approche de la rénovation est également appliquée aux réacteurs CANDU ailleurs. ArgentineLe réacteur Embalse a terminé un projet de prolongation de la durée de vie en 2019, et Roumanie Nuclearelectrica évalue des travaux similaires pour l'unité Cernavodă 1. Ces exemples confirment que la flotte mondiale de CANDU – environ 30 réacteurs dans sept pays – peut rester en service pendant la meilleure partie du siècle, ce qui a pour effet de retarder la nécessité d'investissements massifs dans de nouveaux bâtiments tout en maintenant une capacité zéro carbone.

Leçons tirées de l'expérience chinoise de Qinshan CANDU

La Chine, qui a construit deux réacteurs CANDU 6 à la phase III de Qinshan, au début des années 2000, offre une perspective contrastée.Ces unités ont été construites comme de nouvelles constructions dans une économie en croissance rapide avec un solide soutien gouvernemental. Leur temps de construction d'environ 6 ans par unité était concurrentiel pour l'époque, et elles ont fonctionné à des facteurs de capacité élevée. Cependant, leur économie du cycle de vie ont été façonnées par la Chine.

Quand la nouvelle construction devient le choix pragmatique

Le réaménagement ne peut se poursuivre indéfiniment. Finalement, le bâtiment de confinement lui-même, la structure massive en béton armé qui enferme le réacteur, atteindra un point où le renouvellement continu des permis devient techniquement et économiquement impossible. À ce stade, une décision sur la capacité de remplacement doit être prise.

Bien que les RMS ne soient pas les mêmes que les nouvelles grandes stations CANDU, le développement d'une conception moderne et avancée de RMS issue de CANDU par AtkinsRéalis pourrait combler l'écart entre la rénovation et la technologie de l'eau lourde de prochaine génération.La propriété intellectuelle et la chaîne d'approvisionnement en eau lourde préservées par des travaux de rénovation continue créent une plateforme qui réduit les obstacles aux nouvelles constructions.En ce sens, chaque rénovation est également un investissement dans le maintien de la capacité de construire éventuellement de nouvelles installations CANDU.

L'Agence internationale de l'énergie a averti [ que sans prolongation de la durée de vie de la flotte nucléaire existante, le monde aura beaucoup plus de mal à atteindre les objectifs d'émissions nettes nulles. La mise à jour de sa feuille de route Net Zero en 2023 souligne que fermer les centrales nucléaires avant la fin de la vie augmenterait les émissions cumulatives de CO2 de plus de 4 milliards de tonnes à l'échelle mondiale, principalement en faisant davantage appel au gaz naturel.

Chemins technologiques : de la remise en état aux modèles CANDU avancés

L'écosystème de la technologie de l'eau lourde développé par la rénovation pourrait pivoter vers des modèles CANDU avancés comme le CANDU SMR ou le EC6. AtkinsRéalis fait avancer un SMR d'eau lourde de 300 MWe qui tire parti de la même architecture de canal de combustible et de la même chaîne d'approvisionnement de fabrication de tubes de pression que les programmes de rénovation ont rajeuni.La viabilité économique d'un tel SMR dépend de la fabrication d'usines et de l'assemblage modulaire, ce qui pourrait réduire les coûts de construction sur place de 30 % par rapport à un grand CANDU.

Synthèse et considérations stratégiques

Les économies de la rénovation du réacteur CANDU par rapport à la construction nouvelle peuvent être résumées comme une préférence claire pour le premier lorsque ce choix existe. La rénovation offre une plus faible exigence en capital, une plus grande prévisibilité des coûts, une réalisation plus rapide des revenus et un profil de risque nettement réduit par rapport aux projets de réacteur à eau lourde en plein champ.

La nouvelle construction CANDU, tout en possédant des mérites techniques et le potentiel d'amélioration de la sécurité et de l'efficacité opérationnelle, fait face à des vents de tête sous la forme d'énormes besoins en capitaux initiaux, de longs délais de construction et de concurrence forte de technologies de remplacement, y compris des réacteurs à eau légère de pointe et des RMR.

Les décisions varient selon les pays. Un pays sans capacité nucléaire existante ne serait évidemment pas pertinent pour la rénovation; pour eux, la comparaison pertinente est entre une nouvelle unité CANDU et d'autres options de charge de base. Mais pour les pays qui hébergent déjà des stations CANDU – Canada, Roumanie, Argentine, Corée du Sud, Chine, Inde et Pakistan – la logique économique pointe fortement vers une maximisation de la durée de vie de ces actifs avant de s'engager dans un nouveau cycle de construction.