Les petits réacteurs nucléaires modulaires (SMR) alimentent l'IA : une révolution nucléaire de 10 milliards de dollars transforme les centres de données

Les petits réacteurs modulaires (SMR) sont en passe de devenir l'épine dorsale de l'infrastructure de l'IA, les géants de la technologie ayant engagé plus de 10 milliards de dollars dans des partenariats nucléaires et 22 gigawatts de projets étant en cours de développement à l'échelle mondiale. Les premiers centres de données commerciaux alimentés par des SMR seront mis en service d'ici 2030, ce qui marquera un tournant décisif dans la manière dont nous alimentons l'économie numérique. Cette convergence de la technologie nucléaire et de l'intelligence artificielle permet de relever un défi majeur : Les centres de données d'intelligence artificielle consommeront 945 térawattheures par an d'ici à 2030, soit l'équivalent de la consommation totale d'électricité du Japon, tout en exigeant une énergie sans carbone 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, que seul le nucléaire peut fournir de manière fiable.

Le fonctionnement des SMR diffère de celui de l'énergie nucléaire traditionnelle

Les SMR réimaginent fondamentalement l'énergie nucléaire grâce à la fabrication en usine et à la conception modulaire. Contrairement aux réacteurs traditionnels construits sur site pendant 5 à 10 ans, les composants des réacteurs SMR sont fabriqués dans des environnements contrôlés en usine et expédiés sous forme de modules standardisés à assembler, ce qui réduit le temps de construction à seulement 24 à 36 mois. Ces réacteurs produisent entre 5 et 300 mégawatts par module, contre plus de 1 000 MW pour les centrales nucléaires classiques, ce qui permet un déploiement souple répondant à des besoins spécifiques en matière d'énergie.

L'innovation principale réside dans les systèmes de sécurité passifs qui s'appuient sur des processus physiques naturels tels que la gravité et la convection plutôt que sur des pompes, des vannes et l'intervention d'un opérateur. Lorsque le réacteur de NuScale s'arrête, par exemple, il peut se refroidir tout seul pendant sept jours sans alimentation externe ni intervention humaine, ce qui est impossible avec les conceptions traditionnelles. La réduction de l'inventaire radioactif et le déploiement souterrain de nombreuses conceptions de SMR créent des marges de sécurité supplémentaires, certains réacteurs avancés comme le Xe-100 de X-energy utilisant du combustible TRISO qui ne peut physiquement pas fondre, même à des températures supérieures à 1 600 °C.

Les conceptions actuelles de SMR couvrent six familles technologiques, des réacteurs à eau pressurisée éprouvés aux systèmes avancés à sels fondus et à gaz à haute température. Les modules de 77 mégawatts de NuScale peuvent être combinés dans des configurations de 4, 6 ou 12 unités pour créer des centrales de 308 à 924 MW. Quant au réacteur Natrium de TerraPower, il associe un réacteur de 345 MW refroidi au sodium à un système de stockage d'énergie à sels fondus, ce qui permet de porter la production à 500 MW lors des pics de demande, ce qui est parfait pour les charges variables de l'apprentissage de l'IA.

Les comparaisons de coûts révèlent à la fois des défis et des opportunités. Alors que les premiers projets de SMR actuels sont confrontés à des coûts d'investissement de 3 000 à 6 000 dollars par kilowatt, les fabricants prévoient que ces coûts tomberont en dessous des 7 675 à 12 500 dollars par kilowatt du nucléaire conventionnel grâce à la production en série. Le coût nivelé de l'électricité produite par les SMR se situe actuellement entre 89 et 102 dollars par mégawattheure, ce qui est plus élevé que l'éolien et le solaire (26-50 dollars/MWh), mais compétitif par rapport à d'autres sources d'énergie de base fiables si l'on considère des facteurs de capacité supérieurs à 95 %.

La crise des infrastructures d'IA favorise l'adoption du nucléaire.

Les centres de données GPU modernes sont devenus des consommateurs d'énergie voraces, avec des demandes d'énergie qui augmentent à des taux sans précédent. Les derniers GPU Blackwell B200 de NVIDIA consomment jusqu'à 1 200 watts chacun, tandis que les futurs racks d'accélérateurs d'IA atteignent 240 kilowatts, soitl'équivalent de l'alimentation de 200 foyers américains. Un seul cluster de formation à l'IA à grande échelle peut demander 500 mégawatts d'énergie continue, ce qui équivaut à peu près à une ville de taille moyenne.

L'impact collectif est stupéfiant : les GPU H100 déployés consommeront à eux seuls 13,8 térawattheures en 2024, ce qui correspond à la consommation totale d'électricité de pays comme la Géorgie ou le Costa Rica. La demande d'électricité des centres de données aux États-Unis passera de 4 % à 9-12 % de la consommation totale d'ici 2030, et la demande mondiale augmentera de 160 % pour atteindre 945 TWh par an. Cette trajectoire de croissance a poussé les entreprises technologiques à se doter de sources d'énergie dédiées, car l'infrastructure de réseau traditionnelle ne peut pas évoluer assez rapidement pour répondre à la demande.

Les SMR offrent des avantages uniques pour l'alimentation de ces installations. Leur modularité permet de s'adapter précisément à la croissance des centres de données, en commençant par un seul module de 77 MW et en l'élargissant au fur et à mesure que les besoins de calcul augmentent. La production de base 24/7 élimine les problèmes d'intermittence des énergies renouvelables, ce qui est crucial pour les charges de travail de l'intelligence artificielle qui ne peuvent pas tolérer les interruptions de courant. Plus important encore, les SMR assurent l'indépendance du réseau, ce qui permet aux centres de données de fonctionner sans entrer en concurrence avec les communautés locales pour l'électricité ou sans attendre des années pour la mise à niveau du réseau de transport.

L'intégration technique entre les SMR et les centres de données crée une cohésion remarquable. Les centres de données ont déjà besoin de systèmes de refroidissement sophistiqués pour gérer la chaleur des GPU, les marchés du refroidissement liquide augmentant de 20,3 % par an pour gérer des densités de racks supérieures à 100 kW. Les SMR peuvent fournir à la fois de l'électricité et de la chaleur industrielle pour les refroidisseurs à absorption, tandis que la chaleur résiduelle des centres de données à 35-45°C s'avère idéale pour les applications de chauffage urbain. Cette approche de production combinée de chaleur et d'électricité peut augmenter l'efficacité globale du système à plus de 80 %, transformant les flux de déchets en ressources précieuses.

La course à l'armement nucléaire entre les géants de la technologie.

La course à la sécurisation de l'énergie nucléaire a déclenché une vague sans précédent de partenariats et d'investissements. Amazon Web Services mène le programme le plus ambitieux, s'engageant à déployer 5 gigawatts de capacité SMR d'ici 2039 grâce à un investissement de 500 millions de dollars dans X-energy et à des partenariats couvrant l'État de Washington et la Virginie. L'accord conclu avec Energy Northwest prévoit le déploiement initial de quatre réacteurs Xe-100 produisant 320 MW, avec un potentiel d'expansion de 960 MW répartis sur douze modules.

Google est entré dans l'histoire en octobre 2024 en signant le premier contrat d'achat de réacteurs à sels fondus au monde, en partenariat avec Kairos Power pour déployer 500 mégawatts dans 6 à 7 réacteurs à sels fondus. La première unité sera mise en service d'ici 2030, et le déploiement complet d'ici 2035. Cet accord fournit le signal de demande critique du "carnet de commandes" dont les fabricants de SMR ont besoin pour justifier les investissements dans leurs usines et réaliser des économies d'échelle.

Microsoft a adopté une approche initiale différente, en signant un accord de 20 ans avec Constellation Energy pour redémarrer l'unité 1 de Three Mile Island, garantissant 837 mégawatts d'électricité sans carbone d'ici 2028. L'entreprise a simultanément constitué une équipe nucléaire interne, en engageant des directeurs de la technologie atomique d'Ultra Safe Nuclear et de la Tennessee Valley Authority pour développer une stratégie SMR complète pour son parc mondial de centres de données.

La construction actuelle représente un tournant pour l'industrie. TerraPower a démarré la construction de son réacteur Natrium à Kemmerer, dans le Wyoming, en juin 2024. Il s'agit de la première construction commerciale de réacteur avancé aux États-Unis. Ce projet de 4 milliards de dollars, soutenu par le ministère de l'énergie et Bill Gates, remplacera une centrale au charbon en fin de vie par 345 MW d'énergie propre d'ici 2030. Le système intégré de stockage des sels fondus de l'installation lui permet d'augmenter sa production jusqu'à 500 MW pendant cinq heures, ce qui convient parfaitement aux variations de la charge de travail de l'IA.

Le déploiement mondial s'accélère au-delà des frontières américaines.

Si les États-Unis sont en tête des projets annoncés, les marchés internationaux développent rapidement leurs propres capacités en matière de SMR. Le réacteur chinois Linglong One est devenu le premier SMR terrestre commercial opérationnel au monde en 2023, produisant 210 MW dans la province de Hainan. Le pays a alloué un montant estimé entre 25 et 35 milliards de dollars au déploiement national et se positionne pour conquérir une part importante du marché de l'exportation.

Le Canada s'est imposé comme un autre leader précoce, avec l'Ontario Power Generation qui a reçu l'autorisation de construire un GE Hitachi BWRX-300 sur le site de Darlington en avril 2025. Ce projet de 7,7 milliards de dollars canadiens vise une mise en service d'ici 2029, avec trois unités supplémentaires prévues pour 13,2 milliards de dollars canadiens. La technologie éprouvée du réacteur à eau bouillante promet des coûts d'investissementinférieurs de 60 %à ceux des centrales nucléaires conventionnelles.

L'Union européenne a sélectionné neuf projets de SMR pour son alliance industrielle en octobre 2024, couvrant des technologies allant des réacteurs rapides refroidis au plomb aux systèmes à sels fondus. À elle seule, la Pologne s'est engagée à déployer plusieurs SMR pour remplacer des centrales au charbon, ORLEN Synthos Green Energy étant à la tête d'un consortium de 17 entreprises réparties dans 11 pays. La Roumanie prévoit de déployer la centrale VOYGR à six modules de NuScale d'ici 2029, devenant ainsi le premier pays européen à disposer d'un SMR opérationnel.

Le Royaume-Uni a beaucoup misé sur la conception du réacteur SMR de Rolls-Royce, d'une puissance de 470 mégawatts, en fournissant un financement public de 280 millions de livres sterling, complété par des investissements privés. La technologie a atteint la phase finale de l'évaluation réglementaire en 2025, quatre sites ont été identifiés pour le déploiement et la connexion au réseau est prévue pour le milieu des années 2030. Les partenaires de construction Laing O'Rourke et BAM apportent leur expertise en matière d'infrastructures essentielles pour accélérer le déploiement.

La feuille de route technologique promet des avancées spectaculaires.

La prochaine décennie sera marquée par une transformation fondamentale du déploiement de la technologie nucléaire. Les réacteurs SMR de première génération, comme les modules de 77 MW de NuScale et le BWRX-300 de GE Hitachi, reposent sur la technologie éprouvée des réacteurs à eau légère, permettant un déploiement d'ici à 2030 avec l'infrastructure de combustible et les cadres réglementaires existants. Ces conceptions améliorent la sécurité grâce à des systèmes passifs, tout en restant compatibles avec les chaînes d'approvisionnement nucléaires actuelles.

Les réacteurs avancés de la génération IV, qui arriveront au début des années 2030, offriront de nouvelles possibilités. Les réacteurs à sels fondus fonctionnent à la pression atmosphérique avec du combustible dissous dans du sel liquide, ce qui permet un fonctionnement continu jusqu'à 150 mois sans ravitaillement. Les réacteurs à gaz à haute température, comme le Xe-100 de X-energy, atteignent 750 °C, ce qui ouvre la voie à des applications de production d'hydrogène et de chaleur industrielle. Le modèle Natrium de TerraPower, refroidi au sodium, intègre le stockage thermique, transformant les centrales nucléaires en ressources disponibles qui complètent les réseaux d'énergie renouvelable.

Les microréacteurs représentent la frontière de l'innovation nucléaire, avec des conceptions d'Oklo, de Westinghouse et d'autres qui fournissent de 1 à 30 mégawatts dans des unités scellées en usine. Ces réacteurs peuvent fonctionner pendant des décennies sans être ravitaillés, ce qui permet de les déployer dans des endroits éloignés ou de les utiliser comme source d'énergie distribuée pour des installations informatiques de pointe. La centrale Aurora d'Oklo a obtenu des accords pour un déploiement de 12 gigawatts jusqu'en 2044, ce qui démontre l'appétit massif du marché pour des solutions nucléaires simplifiées.

Les projections de coûts montrent une voie claire vers la compétitivité. Wood Mackenzie prévoit que les coûts des SMR tomberont à 120 dollars par mégawattheure d'ici 2030, les fabricants atteignant des taux d'apprentissage de 5 à 10 % par doublement de la capacité. Après 5 à 7 unités ou 10 à 20 GW de capacité installée, la technologie atteindra le plateau de la courbe d'apprentissage où de nouvelles réductions de coûts se modéreront. Les investissements stratégiques dans les usines et le développement de la chaîne d'approvisionnement s'avéreront essentiels pour atteindre ces objectifs.

La réforme réglementaire accélère les délais de déploiement.

Le paysage réglementaire s'est radicalement transformé pour permettre le déploiement des SMR. Le décret 14300 du président Biden impose des délais d'examen maximum de 18 mois pour les demandes d'autorisation de nouveaux réacteurs, alors que les processus antérieurs duraient de 5 à 7 ans. La Commission de réglementation nucléaire élabore actuellement la partie 53, un cadre d'autorisation entièrement nouveau, adapté aux réacteurs avancés, qui met l'accent sur des normes fondées sur les performances plutôt que sur des exigences normatives.

Les efforts d'harmonisation internationale déployés dans le cadre de l'initiative d'harmonisation et de normalisation nucléaires de l'AIEA promettent de permettre le déploiement mondial de conceptions normalisées. Le SMR Regulators' Forum réunit les autorités des États-Unis, du Canada, du Royaume-Uni et d'autres pays pour élaborer des approches communes de l'évaluation de la sûreté. Ces efforts coordonnés pourraient réduire le temps et le coût du déploiement de conceptions éprouvées dans plusieurs pays.

La loi ADVANCE de 2024 a introduit des réformes essentielles, notamment des réductions de 50 % des frais pour les applications SMR et de nouvelles voies pour les réacteurs de démonstration sur les sites du ministère de l'énergie. Les licences de fabrication permettront la production en usine de modules certifiés, tandis que le nouveau cadre réglementaire permet le déploiement multisite de conceptions standard. Les premiers permis de site et les certifications de conception peuvent désormais être délivrés en parallèle, ce qui permet de gagner des années sur le calendrier des projets.

La voie à suivre est à la fois prometteuse et difficile.

La révolution des SMR est confrontée à des vents contraires importants malgré une forte dynamique. Les coûts d'investissement restent élevés, de l'ordre de 3 000 à 6 000 dollars par kilowatt pour les premiers projets de ce type, ce qui nécessite des capitaux patients et le soutien des gouvernements. Le combustible à base d'uranium faiblement enrichi (HALEU) nécessaire à de nombreux projets avancés dépend actuellement de l'approvisionnement russe, bien que des installations de production nationales soient en cours de développement. L'acceptation par le public reste mitigée, les communautés mettant en balance les avantages de l'énergie propre et les préoccupations en matière de sûreté nucléaire liées aux accidents historiques.

Des défis techniques persistent dans des domaines allant de la qualification des matériaux à la gestion des déchets. Certains modèles de SMR peuvent produire un volume de déchets radioactifs de 2 à 30 fois supérieur à celui des réacteurs conventionnels, bien que la radioactivité totale soit plus faible. Le développement de la chaîne d'approvisionnement nécessite de reconstruire les capacités de fabrication nucléaire qui ont été mises en sommeil pendant des décennies. La formation de la main-d'œuvre doit s'accélérer pour fournir les compétences spécialisées nécessaires à la construction et à l'exploitation des SMR.

La complexité de l'infrastructure liée à l'intégration des SMR dans les centres de données d'IA nécessite une expertise spécialisée. Les entreprises doivent tout gérer, depuis les déploiements de GPU à haute densité consommant des centaines de kilowatts par rack jusqu'aux systèmes de refroidissement liquide sophistiqués gérant des charges thermiques extrêmes. Les spécialistes de l'infrastructure comme Introl, qui ont déployé plus de 100 000 GPU dans le monde entier et géré des migrations complexes de centres de données, comprennent les défis uniques de la mise à l'échelle de l'infrastructure de l'IA. Leur expertise sur les marchés de l'APAC leur permet de soutenir la convergence de l'énergie nucléaire et de l'infrastructure informatique de l'IA à mesure que ces technologies se développent à l'échelle mondiale.

Pourtant, la convergence des forces qui poussent à l'adoption des SMR semble inarrêtable. La demande insatiable d'énergie des entreprises technologiques, les engagements en faveur de l'énergie nette zéro d'ici à 2030-2040 et les limites de l'infrastructure du réseau créent une tempête parfaite qui favorise les solutions nucléaires. Le soutien des pouvoirs publics, qui dépasse les 5,5 milliards de dollars rien qu'aux États-Unis et s'accompagne de milliards d'investissements privés, fournit le capital nécessaire pour surmonter les obstacles au déploiement initial. Plus important encore, l'alternative - restreindre le développement de l'IA en raison des limitations de puissance - est impensable pour les entreprises et les nations qui se disputent le leadership technologique.

Conclusion

Les petits réacteurs modulaires se situent à l'intersection de deux défis majeurs de notre époque : alimenter la révolution de l'IA et parvenir à une décarbonisation profonde. La technologie est passée du concept à la construction, les premières unités ont été mises en chantier et les géants de la technologie ont engagé des milliards pour garantir la capacité future. D'ici 2030, les SMR commenceront à alimenter les centres de données du Wyoming à l'État de Washington, prouvant ainsi que le nucléaire préfabriqué peut tenir ses promesses en matière de sécurité renforcée, de déploiement accéléré et de coûts compétitifs.

Les cinq prochaines années détermineront si les SMR deviendront une pierre angulaire de l'infrastructure énergétique du 21e siècle ou s'ils resteront une technologie transitoire. Pour réussir, il faut poursuivre la réforme de la réglementation, parvenir à une échelle de fabrication, résoudre les contraintes d'approvisionnement en combustible et, ce qui est peut-être le plus important, exécuter sans faille les projets de première génération. Les entreprises, les communautés et les pays qui maîtriseront le déploiement des SMR bénéficieront d'avantages décisifs à l'ère de l'IA, où la puissance de calcul détermine de plus en plus la compétitivité économique et stratégique. La renaissance du nucléaire a commencé ; son impact final remodèlera la façon dont nous produisons et consommons l'énergie pour les générations à venir.

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