How and when 4^th Generation Nuclear Systems could Deploy?

Quand et comment les systèmes nucléaires de 4^ème génération se déploieront-ils ?

CEA Saclay

Abstract

Fast reactors exhibit two major advantages over classical thermal reactors: sustainability and waste minimization. The deployment of 4^th generation nuclear reactors depends on economical, industrial and political issues. We feel that the waste radiotoxicity reduction argument, although very crucial and socially sensitive, could not by itself justify implementing a new reactor system including a dedicated reprocessing scheme. But the foreseen tension of the uranium market may urge on developing fast reactor systems. Putting aside politics, we tentatively try to answer a very simple question: At which uranium price will it be economically competitive to build a fast reactor instead of a light water one? The levelized cost of nuclear electricity is analyzed and split into its different components (investment, fuel supply, fuel cycle, etc…). Assuming some minimal and reasonable hypotheses, fast reactors costs are compared with light water ones. The uranium price necessary to compensate for the higher investment cost of fast reactors is then deduced. One major conclusion that can be drawn from our study may be summarized as follows: if the uranium market price maintains its present level for a long period of time, fast reactors are already today an economically attractive option.

Résumé

Les réacteurs rapides présentent deux avantages décisifs par rapport aux réacteurs thermiques classiques : leur durabilité et leur potentiel de minimisation des déchets. Le déploiement des réacteurs nucléaires de 4^ème génération dépend de facteurs économiques, industriels et politiques. L’argument de la diminution de la radiotoxicité des déchets, pour aussi crucial et socialement sensible qu’il soit, ne peut justifier à lui seul la mise en œuvre d’un nouveau système de réacteur, avec des installations de retraitement dédiées. Cependant, les tensions prévisibles sur le marché de l'uranium pourraient presser le développement des systèmes à réacteurs rapides. Mettant de côté les aspects politiques, nous essayons de répondre à une question très simple. À partir de quel prix de l’uranium sera-t-il économiquement compétitif de construire un réacteur rapide en lieu et place d’un réacteur à eau légère ? Le coût de production actualisé de l’électricité nucléaire est analysé et ventilé en ses différentes composantes (investissement, combustible, aval du cycle, etc.). Partant d’hypothèses simplificatrices raisonnables, les coûts des réacteurs rapides sont comparés à ceux des réacteurs à eau légère. Le prix de l'uranium nécessaire pour atteindre le seuil de rentabilité des réacteurs rapides en est ensuite déduit. L’importante conclusion suivante peut être tirée de notre étude : si le prix de l’uranium se maintient durablement à son niveau actuel, les réacteurs rapides sont d’ores et déjà une option économiquement rentable.