Depuis que la China State Shipbuilding Corporation (CSSC) a dévoilé son porte-conteneurs KUN-24AP à la Marintec China Expo à Shanghai début décembre 2023, Internet est en effervescence. Non seulement parce qu’il s’agit du plus grand porte-conteneurs du monde, avec un volume massif de 24 000 EVP, mais surtout en raison de la source d’énergie qui alimentera ce monstre : un réacteur à sels fondus de conception chinoise qui utiliserait un cycle de combustible au thorium. Non seulement cela fournirait l’immense quantité d’énergie électrique nécessaire pour propulser le navire, mais cela éliminerait les émissions nocives et permettrait au navire de voyager beaucoup plus rapidement que les autres porte-conteneurs.
Entre-temps, la société de classification norvégienne, DNV, a déjà délivré une approbation de principe au chantier naval CSSC Jiangnan Shipbuilding, ce qui serait un signe clair que nous pourrions voir le premier navire de ce type être lancé. Bien que l’industrie du transport maritime soit actuellement aux prises avec une demande en baisse et avec un trop grand nombre de navires à propulsion conventionnelle qu’elle avait construits lorsque la demande a augmenté en 2020, ce type de nouveau porte-conteneurs pourrait bien changer la donne dont il a besoin pour répondre à la réalité économique d’aujourd’hui.
Cela dit, bien que de nombreuses informations sur le KUN-24AP ne soient pas publiques, nous pouvons glaner des informations sur la conception du réacteur à sels fondus qui sera utilisé, ainsi que sur la façon dont cela s’intègre dans l’ensemble de la propulsion nucléaire marine.
Pas nouveau, mais différent
L’idée de la propulsion nucléaire marine a été inventée au moment où les réacteurs nucléaires ont été conçus et construits. Au cours des dernières décennies, de nombreux navires ont été construits, mais certains – comme les navires commerciaux et les navires à passagers – ont rencontré peu de succès. Pendant ce temps, la propulsion nucléaire est littéralement le seul moyen pour une puissance mondiale de projeter sa puissance militaire, car les sous-marins diesel-électriques et les porte-avions à propulsion conventionnelle n’ont pas la portée et l’échelle nécessaires pour être d’une grande utilité.
La principale raison en est l’immense densité énergétique du combustible nucléaire qui, selon la configuration du réacteur, peut permettre au navire de renoncer à un ravitaillement pendant des années, des décennies, voire toute sa durée de vie. Pour les porte-avions américains à propulsion nucléaire, le ravitaillement fait partie de la période de mi-vie (~ 20 ans) du chantier naval, où l’ensemble du module réacteur est retiré à travers un trou pratiqué dans les ponts avant qu’un nouveau module ne soit installé. Avec cette abondance de puissance, il n’est jamais nécessaire « d’économiser du carburant », laissant le navire libre de « le tirer » dans la mesure où le reste des structures du navire peut supporter la tension.
Théoriquement, les mêmes avantages pourraient être appliqués aux navires marchands civils comme les pétroliers, les cargos et les porte-conteneurs. Mais aujourd’hui, seule l’ère soviétique Sevmorput est toujours en service actif au sein de l’Atomflot de Rosatom, qui comprend également des brise-glaces à propulsion nucléaire. Après avoir été lancé en 1986, Sevmorput devrait actuellement être mis hors service en 2024, après une longue carrière qui se caractérise peut-être ironiquement par le fait que très peu de gens connaissent aujourd’hui son existence, malgré des voyages réguliers entre les différents ports russes. , y compris ceux de la mer Baltique.
Le réacteur nucléaire KLT-40 (135 MWth) de Sevmorput est très similaire à la conception de base du réacteur qui propulse un porte-avions américain comme le USS Nimitz (2 fois réacteur A4W pour 550 MWth). Tous deux sont des réacteurs à eau sous pression (REP), un peu comme les REP qui composent la plupart des centrales nucléaires commerciales du monde, différant principalement par le degré d’enrichissement de leur combustible en uranium, car cela détermine le cycle de ravitaillement.
Ici, le porte-conteneurs KUN-24AP constituerait un départ massif avec son réacteur à sels fondus. Malgré ce choix apparemment étrange, il existe un certain nombre de raisons à cela, notamment la sécurité inhérente d’un MSR, la possibilité de faire le plein en continu sans arrêter le réacteur et un taux de combustion élevé, ce qui signifie que très peu de déchets à filtrer. du combustible au sel fondu. Les racines du réacteur du navire semblent être trouvées dans le programme chinois TMSR-LF, le réacteur TMSR-LF1 ayant reçu son permis d’exploitation plus tôt en 2023. Il s’agit d’un surgénérateur de neutrons rapides, ce qui signifie qu’il peut produire de l’U-233 à partir du thorium. (Th-232) via la capture de neutrons, ce qui lui permet de fonctionner principalement avec du thorium beaucoup moins cher plutôt qu’avec du combustible à l’uranium.
Les parties faciles et difficiles
Fabriquer un très grand porte-conteneurs n’est pas la partie la plus difficile, comme le démontre l’augmentation rapide du nombre de nouveaux Panamax et de porte-conteneurs plus grands, comme la classe A Evergreen d’environ 24 000 EVP. Le principal problème est finalement de le propulser dans l’eau avec n’importe quel type d’élan et de contrôle.
Avoir un arbre d’entraînement direct vers une hélice nécessite que vous disposiez d’une puissance d’arbre suffisante, ce qui nécessite une centrale électrique capable de fournir le couple nécessaire directement ou via une boîte de vitesses. Les options incluent l’utilisation d’un gros générateur et d’une propulsion électrique, ou l’utilisation de chaudières et de turbines à vapeur. Pourtant, aussi performantes que soient les chaudières et les turbines à vapeur en termes de polyvalence et de puissance, elles sont coûteuses à exploiter et à entretenir, c’est pourquoi les porte-conteneurs Evergreen de la série G sont équipés d’un moteur à combustion de 75 570 kW, tandis que le Kitty Hawk a 210 MW et le Nimitz a un moteur à combustion de 75 570 kW. 194 MW de puissance installée, ce dernier disposant de suffisamment de vapeur issue de ses deux réacteurs A4W pour 104 MW par paire d’hélices, laissant quelques centaines de MW de puissance électrique pour les systèmes du navire.
Cette quantité de puissance répartie sur quatre hélices permet à ces porte-avions de voyager à 32 nœuds, tandis que les porte-conteneurs voyagent généralement entre 15 et 25 nœuds, la consommation accrue de carburant due à la navigation rapide constituant une forte incitation à voyager à des vitesses plus lentes, 18 à 20 nœuds. , lorsque les délais le permettent. Bien que la consommation de carburant soit également une préoccupation pour les navires à propulsion conventionnelle comme le Kitty Hawk, le Nimitz nucléaire dispose d’un carburant illimité pendant 20 à 25 ans et peut donc aller n’importe où aussi vite que le reste du navire et son équipage le permettent.
Il faut aller vite
L’industrie maritime d’aujourd’hui se trouve, comme mentionné précédemment, dans une impasse, même avant les événements récents qui ont rendu les canaux de Panama et de Suez plus ou moins interdits et contraint les cargos à se replier sur les routes maritimes du début du 19e siècle autour de l’Afrique et de l’Amérique du Sud. . Avec des cargos plus rapides voyageant à 30 nœuds ou plus au lieu d’environ 20, le détour autour de l’Afrique plutôt que via le canal de Suez pourrait être considérablement raccourci, offrant ainsi une flexibilité beaucoup plus grande. Si cette offre ne comporte également aucune pénalité en termes de coût de carburant, vous avez soudainement attiré l’attention de toutes les compagnies maritimes du monde, et c’est là que le dévoilement du KUN-24AP prend soudainement tout son sens.
Naturellement, tout ce qui touche à « l’énergie nucléaire » suscite de nombreuses inquiétudes. Pourtant, plusieurs décennies de propulsion nucléaire ont montré que le plus grand risque était la résistance à la propulsion nucléaire marine, avec une série de navires commerciaux (Mutsu, Otto Hahn, Savannah) se retrouvant mis hors service ou convertis à la propulsion diesel non pas à cause d’accidents, mais plutôt à cause de aux ports refusant l’accès au sol à la propulsion, laissant finalement le Sevmorput comme le seul survivant de cette génération en dehors des navires exploités par les forces navales mondiales. Ces mêmes forces navales ont laissé un certain nombre de sous-marins nucléaires coulés éparpillés sur le fond de l’océan, sans toutefois avoir de conséquences néfastes.
Bien qu’il existe encore de nombreux détails que nous ne connaissons pas encore sur le KUN-24AP et sa centrale électrique, le MSR dérivé du TMSR-LF est probablement conçu pour être hautement automatisé, avec l’ajout de sels de thorium frais et le filtrage des gaz. et les déchets solides ne nécessitant pas d’intervention humaine ou de surveillance. Étant donné que l’équipage habituel des porte-conteneurs comprend déjà un certain nombre de membres d’équipage d’ingénierie qui surveillent le moteur à combustion et les autres systèmes, cette disposition est susceptible d’être maintenue, avec un nombre indéterminé de (re)formation pour travailler avec le nouveau système de propulsion requis.
Alors que Samsung Heavy Industries, un autre géant du transport maritime lourd, a déjà annoncé son intérêt en 2021 pour la technologie des centrales nucléaires basée sur un réacteur à sels fondus, le jour où les porte-conteneurs flotteront tranquillement dans les ports du monde entier sans gaz d’échappement pourrait être plus tôt que nous. pense, aidé par une acceptation beaucoup plus grande de la part des compagnies d’assurance et des exploitants portuaires qu’il y a un demi-siècle.
(Image du haut : le porte-conteneurs proposé KUN-24AP, gracieuseté du CSSC)
