LA PROPULSION NAVALE NUCLÉAIRE

La Propulsion Nucléaire des origines à nos jours Par Y. Bonnet, PDG de Technicatome Sommaire

22 janvier 1954 - Lancement du Nautilus en présence de Mme Eisenhower (photo AFP)

17 janvier 1955 - La seule application civile - Le navire japonais - Le réacteur - Les réacteurs français - Conclusion

Nous sommes le 17 janvier 1955 ; un sous-marin tout neuf sort du chantier de l'Electric Boat Compagny à Groton dans le Connecticut. Soudain les diesels s'arrêtent mais le sous-marin ne ralentit pas ; il envoie un bref message à l'Amirauté : "Underway on nuclear power" (en route à la propulsion nucléaire). Il est onze heures du matin, le Nautilus vient d'ouvrir une ère nouvelle pour la propulsion des navires.

Trente-cinq ans plus tard, ce sont quelque six cents réacteurs de propulsion nucléaire qui sillonnent les océans à bord de quatre cents navires américains, russes, anglais ou français.

Ces chiffres qui prouvent, si besoin était, que la propulsion nucléaire n'est plus un phénomène marginal, doivent être assortis de trois constatations :

• les quatre cents navires nucléaires sont, à l'exception de huit d'entre eux, des navires militaires ;
• ce sont essentiellement des sous-marins ; on ne compte que vingt-six navires de surface (dont les huits "civils" mentionnés ci-dessus) ;
• tous les réacteurs en service connus sont du type à eau sous pression.

Échec de la propulsion nucléaire civile

Dans les années soixante, un certain engouement était apparu pour la propulsion nucléaire des navires marchands. C'est ainsi que deux "démonstrateurs", le Savannah, cargo mixte américain de 10 000 tonnes de port en lourd et l'Otto Hahn, minéralier allemand de capacité équivalente furent mis en service respectivement en 1962 et 1968. Les navires de série qui devaient leur succéder dorment toujours dan les cartons des architectes navals. L'absence de réglementation internationale garantissant le libre accès aux ports marchands, la nécessité d'avoir un état du pavillon responsable (alors que les pavillons de complaisance prenaient une part croissante du tonnage de la flotte mondiale), les surcoûts de réalisation et d'exploitation liés aux sujétions du nucléaire découragèrent rapidement les investisseurs potentiels. Les crises du pétrole si elle abaissèrent temporairement le seuil de rentabilité économique, provoquèrent un ralentissement de l'économie et firent apparaître une surcapacité dans le transport maritime.

Une seule application de la propulsion nucléaire civile survécut à ce naufrage : le brise-glace à propulsion nucléaire. Pour ce type de navire qui peut être isolé du reste du monde par la banquise pendant de longues périodes, disposer d'une source d'énergie quasi illimitée est essentiel.

Le brise-glace Taymir - L'URSS possède huit brise-glace nucléaire de trois types
différents. (photo Soviet Shipping)

La porte-barges Sevmorput (photo V. Nemirouski - APN)

On peut toutefois difficilement qualifier de totalement "civils" les six brise-glace exploités par l'Union Soviétique. L'URSS vient également de mettre en service un porte-barges à propulsion nucléaire destiné à ravitailler, malgré la glace, la Sibérie.

. Enfin, le dernier navire civil, le Mutsu navire expérimental japonais, dont la construction remonte à près de vingt ans, vient de commencer ses essais à la mer ! À la suite d'une première défaillance, le gouvernement japonais avait en effet dû, sous la pression de son opinion publique, placer le navire sous scellés, et n'a obtenu que tout récemment la liberté de reprendre les essais. On peut penser que la durée de vie opérationnelle de ce navire, déjà obsolète avant d'avoir démarrer, sera brève. C'est toutefois le signe d'un (leger) maintien d'intérêt pour la propulsion nucléaire, dans un pays très dépendant da la mer et investissant volontiers sur le long terme.

Le Mutsu lors de son lancement (doc.PCN)

La flotte nucléaire de surface

Si la propulsion nucléaire a permis de passer du submersible au sous-marin, justifiant ainsi l'effort considérable fait par les principales Marines sur ce type de propulsion, les avantages sont un peu moins déterminants pour le navire militaire de surface : les gains en autonomie et en disponibilité sont contrebalancés par le surcoût et le surpoids de l'appareil propulsif. Bien qu'il n'y ait pas de frontière nette séparant le domaine de la propulsion classique de celui de la propulsion nucléaire les Marines des USA, de l'URSS et de la France (les seules à développer la propulsion nucléaire de surface) ont réservé son application aux navires de fort tonnage : prote-avions et croiseurs (et encore pas tous pour ces derniers).

À noter une approche originale de l'URSS qui a adopté pour les croiseurs du type Kirov une propusion mixte nucléaire-mazout, dans laquelle le nucléaire assure l'autonomie et une surchauffe de la vapeur au mazout permet quand c'est nécessaire de faire la pleine puissance.

Le réacteur à eau sous pression

Embarquer une chaufferie nucléaire à bord d'un sous-marin nécessite que l'on ait fait un gros effort sur la compacité du réacteur. Parmi les nombreux types (ou filières) de réacteurs qui ont été étudiés, deux seulement présentent des caractéristiques qui les rendent attrayants pour la propulsion du sous-marin : le réacteur à neutrons rapides dont le coeur est refroidi par un métal liquide (en principe du sodium) et le réacteur à eau sous pression dans lequel l'eau sert à la fois à ralentir les neutrons pour faciliter la réaction en chaîne et à évacuer la puissance.

La Marine américaine, après avoir essayé en parallèle les deux systèmes (sur le Nautilus pour le réacteur à eau pressurisée et sur le Seawolf pour le réacteur à neutrons rapides), opta rapidement pour le réacteur à eau pressurisé plus robuste, plus souple d'emploi et plus fiable.

De bons ouvrages évoquent parfois l'emploi de réacteurs à neutrons rapides sur les sous-marins russes (Alpha et Mike en particulier). La vérité oblige à dire que nous ne savons que fort peu de choses sur les technologies employées par les Soviétiques et que s'il est vraisemblable que les Russes ont aussi testé plusieurs solutions de réacteurs embarqués, il n'y a en la matière aucune certitude.

Les réacteurs à eau pressurisés sont donc aujourd'hui employés de façon exclusive par les Marines américaine, anglaise (qui, rappelons-le a fondé un programme de propulsion nucléaire sur l'achat et l'anglicisation d'un réacteur Westinghouse de sous-marin américain), chinoise et française ; cette dernière n'ayant pas eu accès à la technologie américaine a dû faire preuve d'imagination !

Les réacteurs français

Les réacteurs français peuvent se classer en deux générations (voir schémas dans l'encart central) :

Le SNLE l'Inflexible équipé d'une chaufferie à boucle. (photo DTCN)

la première est celle des réacteurs à boucle dont le modèle est le prototype à terre de Cadarache (PAT) ; elle équipe les six sous-marins nucléaires lanceurs d'engins de la force océanique stratégique. Les réacteurs sont dits "à boucles" car les principaux composants (cuve, générateurs de vapeur, pressuriseur) sont réunis par des tuyauteries formant des boucles dans lesquelles la circulation d'eau de réfrigération du coeur est forcée par des pompes. On retrouve ce schéma dans les réacteurs civils de l'EDF qui ont été construit sous licence Westinghouse.

• la seconde génération est dite "compacte" ; en intégrant générateur de vapeur et couvercle de cuve on a gagné considérablement en encombrement, en poids, en discrétion acoustique (la pompe primaire, de faible puissance, n'est nécessaire qu'aux fortes allures) et en sûreté (la réfrigération du coeur peut être assurée en circulation naturelle). Cette génération a eu pour précurseur la chaufferie avancée prototype (CAP) construite également à Cadarache. Des chaufferies de ce type équipent les sous-marins nucléaires d'attaque type Rubis qui - du fait de leur réacteur compact - sont les plus petits SNA en service au monde.

Le SNA Rubis au large de Toulon équipé d'une chaufferie dite "compacte". (photo ECPA)

Des chaufferies de plus forte puissance mais également de type compact sont prévues pour équiper les SNLE de nouvelle génération type Le Triomphant et le poete-avions Charles de Gaulle.

Conclusion

Ce bref survol des réalisations en matière de navire à propulsion nucléaire montre que cette technologie a atteint aujourd'hui la maturité : toutefois son application reste très "ciblée" sur la propulsion des sous-marins et dans une moindre mesure celle des brise-glace et de quelques grands navires de combat.

Les nations qui maîtrisent la propulsion nucléaire continueront vraisemblablement à l'utiliser pour traiter les problèmes très spécifiques cités ci-dessus. D'autres nations à l'évidence sont désireuses de "joindre le club" : l'Inde, le Brésil affichent des programmes de sous-marins nucléaires soit en coopération, soit seul.

On peut néanmoins penser que le haut degré de technicité, la mobilisation des ressources humaines, l'importance des investissements qu'exige la réalisation d'un programme de propulsion nucléaire limiteront, pour de nombreuses années encore, le nombre de pays détenteurs de cette technologie.

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