X-Energy : des mini-réacteurs à haute température

X-Energy est une startup américaine développant un réacteur haute température sur lit de boulets (Xe-100 et Xe-mobile) et son combusible Triso (Triso-X). Elle a été fondée par un entrepreneur, Kam Ghaffarian, ayant déjà réussi dans l’industrie spatiale.

La solution proposée par X-Energy

X-Energy développe un réacteur haute température sur lit de boulets qui sera disponible en deux format. L’entreprise développe aussi son propre combustible Triso, TRISO-X.

Un réacteur haute température sur lit de boulets

X-Energy utilise la technologie du réacteurs sur lit de boulets.

Les réacteurs à haute température (High Temperature Reactors, HTR) sont des réacteurs nucléaires qui utilisent du graphite comme modérateur et de l’hélium comme caloporteur. Ils opèrent à des températures supérieures à 700°C, ce qui permet une efficacité énergétique accrue et la possibilité de cogénération de chaleur pour des applications industrielles.

Le combustible utilisé est composé de particules TRISO. Le combustible y est enfermé dans 3 couches (d’où le nom), qui vont contenir et neutraliser, après utilisation, les produits de fission. Ces particules peuvent être utilisées de deux façons:

  • Compactés dans une sorte de pylone. C’est la voie principale, c’est qui est notamment utilisée par le réacteur chinois HTR-10.
  • Sous forme de « boulets », dans une gangue cylindrique de graphite de quelques centimètres de diamètres. C’est le « réacteurs sur lit de boulets » (Pebble Bed Reactors, PBR).

Ces sphères, ou « boulets », sont placées dans un lit fluide au sein du réacteur, permettant une gestion plus flexible du combustible et une capacité thermique considérable, qui devrait permettre de limiter le risque d’accident. Cependant, la difficulté de contrôler la chaleur dans le lit et les risques de points chauds restent des défis.

Historiquement, les PBR ont émergé dans les années 1960. L’AVR en Allemagne a été le premier réacteur opérationnel, suivi par le THTR-300, conçu pour une production d’énergie commerciale. Malgré son ambition, le THTR-300 a été rapidement arrêté en raison de problèmes techniques. Le projet sud-africain PBMR, inspiré de l’AVR, a été stoppé en 2009 pour des raisons financières et techniques. Aujourd’hui, il y a essentiellement deux représentants de cette technologie: X-Energy aux États-Unis et la startup Jimmy en France.

Deux formats de réacteur

X-Energy développe deux formats de réacteurs:

  • Un petit réacteur modulaire classique, d’une puissance de 80 MWe, le Xe-100.
  • Un micro-réacteur, d’une puissance de quelques MWe, tenant dans un container et dédié à l’alimentation des zones reculées, le Xe-Mobile.

Le combustible TRISO-X

X-Energy développe aussi sa propre version de combustible Triso, le TRISO-X. C’est un élément central dans les HTR, car il doit pouvoir supporter les températures extrêmes tout en conservant son rôle de combustible.

Histoire et financement d’X-Energy

X-Energy a été fondée en 2009 par Kam Ghaffarian.

Un fondateur serial-entrepreneur : Kam Ghaffarian

Le fondateur, Kam Ghaffarian, est un ingénieur est un personnage particulier, dont l’histoire a été retracée par Véronique Le Billon, pour Les Échos. (2)

Il est né en Iran, à Ispahan et a pu aller aux États-Unis grâce à un programme pour aller étudier à l’étranger mis en place par le Shah, peu avant avant sa chute. Il s’oriente vers l’industrie spatiale et est embauché par Lockheed (un énorme équipementier américain) pour travailler dans un centre de recherche de la Nasa, le Goddard Space Flight Center. Il travaille également pour Ford Aerospace, puis, en 1994, il se lance avec Harold Stinger dans une entreprise, SGT, qui deviendra en 20 ans « le numéro deux des fournisseurs de services à la Nasa, avec près d’un demi-milliard de dollars de chiffre d’affaires » au moment de sa vente pour 355Mn$. Il fonde plusieurs entreprises:

  • En 2009, X-Energy
  • En 2013 Intuitive Machines, qui développe un atterriseur spatial.
  • En 2016 Axiom Space, une entreprise visant à construire la première station orbitale privée, à des fins de tourisme et de recherche. (2)

Contrats et subventions

L’entreprise avait reçu 6 millions de dollars de l’Arpa en 2020. (8)

X-Energy et TerraPower se sont vu attribuer 80 millions de dollars chacune par le Département de l’Énergie américain (DoE) en 2020 et pourraient recevoir entre 0,4 et 4 milliards de dollars sur les 7 années suivantes. (4)

Cameco, « l’un des principaux fournisseurs mondiaux d’uranium », et X-energy ont signé, en septembre 2021 « un protocole d’entente visant à explorer plusieurs domaines de coopération dans le but d’appuyer le déploiement, le ravitaillement en combustible et l’entretien éventuels des petits réacteurs modulaires Xe-100 au Canada et aux États-Unis. » (2)

Le DoE aurait attribué à X-energy un montant d’environ 1,23 Md$ pour le développement d’une centrale fonctionnant avec le Xe-100, en partenariat avec Energy Northwest, d’ici 2027 et la production de son combustible, le Triso-X.

En aout 2022, X-Energy et l’industriel Dow Chemical Company, ont commencé à discuter d’un futur partenariat pour installer un réacteur dans une de ses installations au Texas. En mai 2023, Dow a annoncé la sélection du site de Seadrift et commencé à préparer la demande de permis de construire. (6) La construction est prévue de débuter en 2026. (5)

Investisseurs

Outre les subventions, l’entreprise a bénéficié de plusieurs tours de table:

  • L’entreprise avait préparé, à partir de décembre 2022, une entrée en bourse avec Ares Management Corporation permettant de lever 2 milliards d’euros. Néanmoins, cela a été annulé fin octobre 2023.
  • En décembre 2023, l’entreprise a levé 235 millions de dollars auprès Ontario Power Generation, Curtiss-Wright Corporation, DL E&C, Doosan Enerbility et de Ares Management Corporation. (7)

Sources