La Commission de réglementation nucléaire (CNRC) a mis en place un processus de délivrance de licences pour les réacteurs de fusion nucléaire qui présente des défis importants et des possibilités uniques. À mesure que la technologie de fusion passe des dispositifs expérimentaux aux centrales électriques commerciales, il devient essentiel de comprendre cette dynamique réglementaire pour les scientifiques, les décideurs et les éducateurs.

Comprendre les licences du CNRC pour les réacteurs de fusion

Le CNRC est chargé de réglementer l'utilisation civile des matières nucléaires aux États-Unis, y compris la construction et l'exploitation de centrales nucléaires commerciales. Historiquement, ce cadre réglementaire a été construit autour de réacteurs à fission à eau légère. Les réacteurs de fusion produisent de l'énergie par des processus physiques fondamentalement différents — combinant des noyaux atomiques légers plutôt que de diviser des réacteurs lourds — qui introduit de nouvelles caractéristiques de sûreté, de matériaux et d'exploitation que les règlements existants n'ont pas été conçus pour traiter.

Les systèmes de fusion ne produisent pas de déchets radioactifs de haute activité de longue durée au même sens que la fission, mais ils génèrent des produits d'activation à partir de bombardements neutrons de matériaux structuraux et de l'utilisation de combustible tritium. Le CNRC doit déterminer comment appliquer son mandat législatif visant à protéger la santé et la sécurité publiques à une technologie qui est encore en phase de démonstration.En 2023, le CNRC a émis un cadre réglementaire non contraignant pour les réacteurs de fusion, signalant un changement vers un modèle d'autorisation de sous-produits-matériaux plutôt que le régime d'autorisation de réacteur de la partie 50 utilisé pour la fission.

Le cadre réglementaire actuel et ses origines

La structure actuelle de délivrance de licences pour les centrales nucléaires du CNRC est codifiée au titre 10 du Code de réglementation fédérale (CFR), en particulier la partie 50 (licences d'exploitation et d'utilisation des installations de production et d'exploitation) et la partie 52 (licences, certifications et approbations pour les centrales nucléaires), qui ont été élaborées pour les réacteurs de fission en fonction de décennies d'expérience opérationnelle, de scénarios d'accident connus et de principes de sécurité approfondis en matière de défense.

Par exemple, l'autorisation de fission exige une analyse détaillée des accidents de perte de liquide de refroidissement et des événements de criticité, qui ne s'appliquent pas à la fusion. Inversement, les risques propres à la fusion tels que les perturbations plasmatiques, les rejets de tritium et la dégradation des matériaux induite par les neutrons ne sont pas traités dans le règlement axé sur la fission. Le CNRC a reconnu cette lacune et, en 2024, a proposé une règle pour réglementer les réacteurs de fusion en vertu de la 10 CFR Partie 30 (Règles d'applicabilité générale à l'homologation intérieure des sous-produits) plutôt que de la 50.

Les défis techniques dans l'application du Règlement sur la fission à la fusion

Plusieurs défis techniques soulignent pourquoi une approche unique est inapplicable. Premièrement, confinement du plasma – qu'il s'agisse d'une approche magnétique (tokamaks, stellarators) ou d'une approche par inertie (à laser) – présente des risques d'instabilité uniques qui n'ont pas d'analogue de fission. Une perte de confinement peut libérer rapidement l'énergie thermique stockée, mais elle ne peut pas supporter une réaction en chaîne de fuite. Deuxièmement, manipulation du tritium est une préoccupation critique. Le tritium est radioactif (émetteur de bêta, demi-vie de 12,3 ans) et peut se diffuser à travers des matériaux à haute température.

En outre, la classification de sécurité des composants[ dans une usine de fusion diffère.Dans la fission, l'équipement lié à la sécurité est classé en fonction de son rôle dans la prévention ou l'atténuation des séquences d'accidents.Dans le cas de la fusion, le risque dominant n'est pas une fusion mais plutôt une perte de confinement entraînant des rejets de tritium ou des incendies structurels.

Sécurité et préoccupations environnementales

Les principaux problèmes de sécurité et d'environnement des réacteurs de fusion concernent l'exposition radiologique à partir de tritium et de matériaux activés, ainsi que les risques non radiologiques tels que les grands champs magnétiques, les fluides cryogéniques et l'électricité à haute énergie. Comme les réacteurs de fusion ne produisent pas de produits de fission ou de déchets transuraniques, les conséquences d'un accident grave sont généralement considérées moins graves.

Contrairement aux déchets de fission, la radioactivité se désintègre plus rapidement, généralement dans les décennies à quelques centaines d'années, et de nombreux matériaux peuvent être recyclés ou éliminés dans des dépôts près de la surface. Le CNRC collabore avec le ministère de l'Énergie (DOE) pour élaborer des directives de classification des déchets propres à la fusion. L'absence de déchets de haute activité du cycle du combustible simplifie également les considérations d'intendance à long terme et peut améliorer l'acceptabilité publique.

Les rejets courants de tritium pendant les opérations normales, s'ils ne sont pas correctement contrôlés, pourraient causer une faible exposition aux populations voisines. Le processus d'homologation du CNRC exigera des demandeurs qu'ils démontrent que ces rejets sont aussi faibles que raisonnablement réalisables (ALARA), principe bien établi pour la fission, mais avec une mise en oeuvre différente pour les systèmes de tritium fondus.

Les obstacles politiques et juridiques

La décision du CNRC d'utiliser la partie 30 était un compromis pragmatique, mais elle pourrait être contestée si les opposants font valoir qu'elle affaiblit la surveillance de la sécurité. Le Congrès a également pesé dans la Loi sur l'énergie de 2020, en vertu de laquelle le CNRC a demandé au CNRC d'élaborer un cadre réglementaire pour la fusion et la Loi sur l'énergie de fusion de 2024 codifie la classification des matières sous-produits, ce qui donne une clarté législative, mais laisse la possibilité de débattre de la question de savoir si des exigences supplémentaires en matière de sécurité sont nécessaires pour les dispositifs de fusion de plus grande puissance.

Un autre obstacle juridique est l'absence de précédent pour la délivrance de licences par rapport aux usines commerciales[. De nombreuses entreprises de fusion construisent des usines pilotes (par exemple, SPARC by Commonwealth Fusion Systems, Copernicus by TAE Technologies) qui visent à produire de l'électricité nette. Le CNRC doit faire la distinction entre les installations de recherche et de développement, qui peuvent être exemptées de l'octroi de licences complètes, et les unités commerciales productrices d'électricité, qui nécessitent un permis de construction et une licence d'exploitation.

Possibilités créées par une voie de délivrance de licences spécifique à la fusion

Malgré les défis, un régime d'octroi de licences de fusion clair et prévisible crée d'importantes possibilités d'innovation, d'investissement et de leadership mondial. La décision du CNRC de traiter la fusion différemment de la fission est elle-même une opportunité, ce qui permet aux États-Unis d'attirer des entreprises de fusion et des talents tout en maintenant des normes de sécurité élevées.

Incitatifs à l'innovation et commercialisation

La démarche volontaire du CNRC en matière de « bac à sable réglementaire » permet aux promoteurs de soumettre des concepts de conception et de recevoir des commentaires avant d'investir dans des travaux techniques détaillés, ce qui accélère l'apprentissage et permet d'éviter des restructurations coûteuses. Le CNRC a également établi un bureau de programme d'énergie de diffusion [ au sein de son Bureau de réglementation des réacteurs nucléaires, qui coordonne les examens et fournit un point de contact unique aux demandeurs.

Plusieurs startups de fusion ont déjà entamé des discussions avant la délivrance de licences avec le CNRC. Par exemple, Commonwealth Fusion Systems a présenté un plan d'engagement réglementaire, et TAE Technologies s'est engagée dans son concept de miroir magnétique.Ces premières interactions jettent les bases de précédents réglementaires qui profitent à l'ensemble de l'industrie.

Collaboration et normes internationales

Les grandes expériences, telles que ITER en France et le Joint European Torus (JET) au Royaume-Uni, ont permis de mieux comprendre la physique du plasma et la sûreté opérationnelle. Les normes internationales de sûreté de la fusion, élaborées sous les auspices de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA) et de l'Agence de l'énergie nucléaire de l'OCDE, constituent un point de départ que les régulateurs nationaux peuvent adapter.

Le Royaume-Uni et le Canada ont également adopté des positions réglementaires qui classent la fusion comme une « activité réglementée » mais non comme une installation nucléaire, simplifient les permis. L'autorité japonaise de réglementation nucléaire a également commencé à étudier les licences de fusion. Le CNRC peut tirer parti de ces expériences internationales pour affiner son propre cadre et éventuellement établir des accords de reconnaissance mutuelle qui accélèrent le déploiement transfrontalier.

Renforcer la confiance du public par la transparence

Le scepticisme public à l'égard de tout « nucléaire » est un obstacle à la fusion, mais la délivrance de licences transparentes peut aider à le surmonter. Les pratiques courantes du CNRC, y compris les réunions publiques, les énoncés d'impact environnemental et les périodes de commentaires, s'appliquent aux usines de fusion. En engageant les collectivités locales tôt et en expliquant le cas de sécurité dans un langage accessible, les promoteurs peuvent créer de la confiance.

Les partenariats éducatifs entre le CNRC, les universités et les laboratoires nationaux favorisent également la création d'un effectif qualifié en matière de sécurité de la fusion. À mesure que l'industrie se développera, un bassin de régulateurs connaissant bien les enjeux propres à la fusion sera essentiel.

Le CNRC poursuit son cheminement vers un cadre de licence de fusion final.Une règle proposée pour la partie 30 du CFR 10 a été publiée en 2024, avec un objectif pour une règle finale en 2025 ou 2026. Entre-temps, plusieurs projets de démonstration de fusion prévoient demander des permis de construction d'ici la fin des années 2020.

Approches réglementaires adaptatives et fondées sur la science

Le CNRC devrait maintenir une approche souple qui évolue à mesure que la technologie de fusion mûrit. L'octroi de licences en début de cycle peut reposer sur des exigences axées sur la performance, qui précisent les résultats en matière de sécurité plutôt que les caractéristiques de conception normatives, car la technologie est encore en train de diversifier.

Une approche fondée sur la science signifie que les décisions réglementaires sont fondées sur des données empiriques tirées d'expériences et de modélisations. Le CNRC collabore actuellement avec le programme des sciences de l'énergie de fusion du DOE pour accéder aux données provenant d'installations existantes comme DIII-D, Alcator C-Mod et l'installation nationale d'allumage.

Collaboration entre le CNRC, le DOE et l'industrie

Le DOE, par l'intermédiaire de son pôle d'innovation pour les technologies nucléaires avancées (qui est attribué aux projets de fusion) et du programme FES, fournit des travaux de recherche et de développement qui contribuent à la base technique du CNRC. L'Association de l'industrie de la fusion, un groupe commercial de l'industrie, a été une voix constructive dans les commentaires du public.

Le CNRC devrait aussi créer un comité consultatif des intervenants spécifiquement consacré à la fusion, semblable au Comité consultatif sur les garanties contre les réacteurs (CCRS), mais doté d'une expertise en fusion. Ce comité pourrait examiner les décisions importantes en matière de délivrance de licences et fournir des conseils techniques indépendants, ce qui accroîtrait la confiance du public dans le processus.

Conclusion

À mesure que la technologie de la fusion arrivera à maturité, le rôle du CNRC deviendra de plus en plus vital. Développer des processus d'octroi de licences adaptés et fondés sur la science, adaptés aux caractéristiques uniques de la fusion, plutôt qu'à la nécessité d'un cadre de fission, sera essentiel pour exploiter pleinement le potentiel de la fusion tout en assurant la sécurité et la confiance du public.Les possibilités sont considérables : un système de réglementation clair, prévisible et proportionnel au risque peut accélérer la commercialisation d'une source d'énergie qui promet une puissance propre presque illimitée.

Pour plus d'information, consultez la page du CNRC sur les réacteurs avancés à https://www.nrc.gov/reacteurs/advanced.html; le projet ITER à https://www.iter.org; et le programme des sciences de l'énergie fusion du département américain de l'énergie à https://science.osti.gov/fes]