Le Japon prévoit de tester sur le terrain une nouvelle méthode de production d’hydrogène à partir d’un réacteur nucléaire de nouvelle génération, dans lequel l’hydrogène est produit presque entièrement à partir de la chaleur résiduelle.
L’agence japonaise de recherche nucléaire, l’Agence japonaise de l’énergie atomique (JAEA), a passé la semaine dernière un test de sécurité sur son nouveau réacteur à haute température refroidi au gaz (HTGR) et prévoit maintenant des essais de production d’hydrogène sur le terrain en utilisant la chaleur résiduelle de l’usine dès 2028, a rapporté le quotidien japonais Nikkei.
Le HTGR est un type de réacteur nucléaire à faible rendement mais ultra-sûr développé par la JAEA, dans lequel le cœur ne fondra pas même si les barres de contrôle (composées de matériaux qui ralentissent la réaction nucléaire) ne sont pas déployées ou si le système de refroidissement par gaz tombe en panne – un facteur important dans un pays qui a été témoin de la dévastation causée par la catastrophe nucléaire de Fukushima en 2011.
Mais le HTGR atteint des températures de 870°C, produisant une grande quantité de chaleur résiduelle qui, selon la JAEA, peut être utilisée pour produire de l’hydrogène, et qu’elle étudie depuis 2010.
Le processus utilise la chaleur résiduelle dans une réaction thermochimique appelée cycle du soufre et de l’iode, dans lequel l’hydrogène et l’oxygène sont extraits de l’eau dans le cadre d’un processus chimique en trois étapes.
Tout d’abord, du dioxyde de soufre et de l’iode sont ajoutés à l’eau dans un processus connu sous le nom de réaction de Bunsen, qui produit un liquide stratifié contenant de l’acide sulfurique et de l’iodure d’hydrogène.
Ces deux composés sont séparés, soit par distillation, soit par gravité, et l’iodure d’hydrogène est ensuite chauffé à 500°C pour produire de l’hydrogène et de l’iode.
La méthode de la JAEA prévoit également une concentration supplémentaire de la solution d’iodure d’hydrogène en la faisant passer par un système d'”électro-électrodialyse”, dans lequel les molécules d’hydrogène chargées positivement sont séparées des molécules d’iode chargées négativement par l’intermédiaire d’une membrane d’échange de cations.
Il semble que ce soit la seule partie du processus qui utilise de l’électricité – et le dernier rapport de recherche et développement de l’Agence, publié en janvier 2024, ne précise pas s’il s’agit d’un ajout au processus thermochimique ou d’une proposition d’amendement.
L’acide sulfurique est chauffé séparément à 900°C pour créer de l’oxygène, du dioxyde de soufre et de l’eau, qui est généralement séparée par condensation. Tous les produits chimiques de base sont ensuite recyclés dans le processus.
Depuis 2010, la JAEA étudie la possibilité de produire de l’hydrogène dit “rose” en utilisant la chaleur résiduelle du HTGR, et souhaite mettre en place une usine de démonstration d’ici la fin de la décennie.
Nous prévoyons de procéder à des évaluations de sécurité, y compris la conformité avec les réglementations, et de démontrer la production d’hydrogène en utilisant la chaleur nucléaire du HTTR [High Temperature Engineering Test Reactor, dont le HTGR fait partie] d’ici 2030″, a déclaré l’Agence japonaise de l’énergie atomique.
Selon Nikkei, la JAEA prévoit de demander à l’autorité japonaise de régulation nucléaire d’augmenter la puissance du HTGR de 30 MW actuellement à environ 250 MW, ce qui permettrait de produire suffisamment d’hydrogène vert pour alimenter 200 000 véhicules à pile à combustible par an.
Ferrari transforme le rêve en réalité avec son nouveau moteur à hydrogène
“L’objectif final de la JAEA est de démontrer avec succès le couplage d’un réacteur nucléaire et d’un système d’application de la chaleur en connectant une usine de production d’hydrogène au premier HTGR du Japon, c’est-à-dire le HTTR”, a déclaré la JAEA.
Le gouvernement aurait l’intention de prendre la tête du projet HTGR de conversion du nucléaire à l’hydrogène, jusqu’à ce que la technologie soit prête pour une utilisation commerciale plus large – cependant, aucun chiffre n’est actuellement disponible concernant la part du budget de décarbonisation et d’innovation de 21 milliards de yens (138 millions de dollars) de la JAEA qui a été allouée à ce projet.
