Le marché de l'énergie nucléaire est en plein essor, le vieux Jin Gang de Minhang étend sa capacité et se modernise, pour servir la prochaine génération d'équipements nucléaires autonomes.

Le 31 mars, sur la route Jiangchuan de Minhang à Shanghai, le projet de première phase visant à accroître la capacité de production de grandes pièces de fonderie et de forge pour de grandes pièces de fonderie et de forge du groupe Shànghai Electric (SER) au sein de sa filiale Shangzhong Casting and Forging a officiellement démarré.

Ce projet occupe peu de terrain, environ 50k mètres carrés, mais son investissement total atteint près de deux fois le chiffre d’affaires annuel de l’entreprise, déployé en plusieurs phases. L’essentiel des dépenses est consacré à la fabrication d’équipements — le plus grand four à induction sous vide à auto-consommation au monde, une ligne de forge rapide de niveau “millier de tonnes”, et une presse hydraulique d’un niveau encore supérieur de plusieurs milliers de tonnes… Ce sont là des limites technologiques que l’industrie actuelle n’a pas encore vraiment explorées.

En tant que l’un des “quatre géants” de Minhang dans le passé, pourquoi cette vieille usine, Shangzhong Casting and Forging, ose-t-elle miser autant ? Le directeur du projet de Shangzhong Casting and Forging, Zhang Zifeng, l’a dit clairement : « Nous ne faisons pas que développer des capacités de production ; nous visons surtout la planification des équipements de prochaine génération pour le nucléaire. »

Sur le site de la cérémonie de mise en service de Shangzhong Casting and Forging. Photo fournie par Shangzhong Casting and Forging

Les commandes de pièces de fonderie et de forge pour l’équipement nucléaire atteignent encore de nouveaux sommets

Le lancement d’un nouveau projet par l’entreprise a, de la manière la plus directe, comme raison l’évolution de la demande du marché. Shangzhong Casting and Forging n’échappe pas à cette règle.

Lors d’une interview, Zhang Zifeng indique qu’en ce moment, l’augmentation des commandes de grandes pièces de fonderie et de forge de Shangzhong Casting and Forging a fait plus que doubler par rapport à il y a cinq ans. Cependant, comme cette vieille usine dispose de lignes de production conçues plus tôt, la part des pièces de fonderie et de forge destinées au nucléaire dans la capacité totale ne cesse d’augmenter, et certaines capacités de pièces non nucléaires subissent une pression. « Notre taux de charge des lignes de production est déjà très élevé ; si nous élargissons maintenant la capacité, c’est pour renforcer davantage la capacité globale de prise en charge de produits haut de gamme de grandes pièces de forge. »

La hausse de la demande en grandes pièces de fonderie et de forge trouve sa racine dans le réchauffement du marché du nucléaire. Le nucléaire est une composante importante des énergies propres ; ces dernières années, la demande de grandes pièces de fonderie et de forge n’a cessé d’augmenter. De 2019 à 2025, le nombre de réacteurs nucléaires approuvés en Chine se répartit respectivement à 6, 4, 5, 10, 10, 11, 10 unités ; on peut ainsi voir que, ces dernières années, le nombre de réacteurs nucléaires approuvés est resté stable à plus de 10 unités. L’Association de l’industrie nucléaire en Chine estime qu’en 2035, la part du nucléaire dans la production totale d’électricité atteindra environ 10 %.

Les grandes pièces de fonderie et de forge, servent à fabriquer des composants clés des équipements de centrales nucléaires. On peut les comprendre simplement comme les « grandes pièces » requises pour les « machines de puissance » des grands pays : un « socle » qui fait avancer la modernisation et le haut de gamme de l’industrie des équipements. Les composants centraux des installations de production d’électricité, ainsi que les vilebrequins d’engins moteurs de grands navires, en sont indissociables.

Dans le secteur, on dit souvent : « Il y a beaucoup d’entreprises capables de faire de la fonderie et de la forge, mais peu peuvent réaliser de grandes pièces de fonderie et de forge. » Cela s’explique par le fait que, pour des pièces de plusieurs centaines de tonnes, les processus de fusion et de forge sont difficiles à simuler, et la grande taille entraîne des défauts de procédé impossibles à prévoir. Une seule pièce vaut plusieurs millions de yuans et nécessite une longue période de production pouvant aller jusqu’à plusieurs mois ; il y a quasiment aucune possibilité de « se tromper et rectifier ».

Dans le domaine des grandes pièces de fonderie et de forge, Shangzhong Casting and Forging se situe dans le premier échelon en Chine. Ces dernières années, son chiffre d’affaires a progressé de manière stable, avec un taux de croissance annuel moyen de 15 % à 20 %. Zhang Zifeng indique que l’objectif de l’entreprise pour 2026 est de progresser encore de 20 %, donc le projet d’expansion de capacité s’impose.

La demande en nucléaire de prochaine génération commence à se révéler

Mais ce n’est pas uniquement pour développer des capacités que Shangzhong Casting and Forging consent un investissement d’une telle ampleur.

« Même si, pour l’instant, les produits matures obtiennent de bonnes réactions sur le marché, dix ans plus tard, ils seront remplacés par le marché à mesure que l’industrie évoluera », explique Zhang Zifeng. Le plan d’expansion de Shangzhong Casting and Forging repose aussi sur le fait que l’entreprise a vu la demande en équipements nucléaires de prochaine génération. « De quoi a besoin le nucléaire de prochaine génération comme matériaux, et quelle forme, seront totalement différentes de ce qu’elles sont aujourd’hui. Si on ne s’y met pas maintenant, on n’aura aucune place à l’avenir. »

Les équipements de prochaine génération dont Zhang Zifeng parle incluent à la fois les réacteurs à fission de quatrième génération, tels que les réacteurs rapides et les réacteurs à sel fondu à base de thorium, et aussi des dispositifs de fusion nucléaire contrôlée considérés comme une « énergie ultime ». Parmi ceux-ci, les réacteurs de fusion nucléaire contrôlée imposent des exigences sans précédent aux matériaux en raison de leurs conditions de fonctionnement extrêmes.

Procédé de fusion de grandes pièces de fonderie et de forge. Photo fournie par Shangzhong Casting and Forging

Le professeur Gu Jianfeng de la faculté des sciences des matériaux et de l’ingénierie de l’Université Jiao Tong de Shanghai explique : « Le matériau de la première paroi du réacteur à fusion est en contact direct avec un plasma de plus de cent millions de degrés. Le matériau doit conserver sa résistance à ces températures extrêmes ; il faut donc y ajouter des éléments d’alliages réfractaires comme le tungstène, et cette étape est très difficile. » Par ailleurs, comme le type de réacteur change, l’épaisseur et le poids des grandes pièces de fonderie et de forge pourraient aussi augmenter, mais les exigences de performance ne peuvent pas baisser — ce qui constitue un défi majeur pour les techniques de fabrication.

« Contrairement à la recherche sur des matériaux ordinaires, les matériaux des équipements nucléaires exigent une sécurité absolue », précise Gu Jianfeng. En raison de contraintes telles que la validation par irradiation stricte, l’évaluation des conditions tout au long du cycle de vie et les certifications d’ingénierie à plusieurs niveaux, les nouveaux matériaux destinés à la standardisation dans le nucléaire traditionnel, depuis la recherche fondamentale jusqu’à la mise en application en ingénierie, présentent généralement des cycles de plusieurs décennies. Même en s’appuyant sur de nouvelles technologies pour accélérer, il faut encore deux à trois décennies d’efforts systématiques de recherche, de conception et de tests.

À l’heure actuelle, Shangzhong Casting and Forging mène une coopération approfondie en production, enseignement et recherche avec l’équipe de la Faculté des matériaux de l’Université Jiao Tong de Shanghai. À peine récemment, les deux parties ont conjointement déposé une demande pour « le laboratoire clé sur les matériaux de grandes pièces de fonderie et de forge et la fabrication extrême de Shanghai », qui a été officiellement approuvé, avec l’inauguration le 24 mars. Cette coopération université-entreprise contribuera également à donner un élan au plan d’amélioration des capacités de Shangzhong Casting and Forging.

Investir en avance pour préparer le marché sur dix ans

C’est précisément en visant l’évolution de la demande du marché que Shangzhong Casting and Forging a décidé de moderniser ses lignes de production. Concrètement, le projet de première phase comprend trois volets : la transformation des goulots d’étranglement de la ligne de sidérurgie, le plus grand four à induction sous vide à auto-consommation au monde et une ligne de forge rapide de niveau “millier de tonnes”. Les deux derniers servent à augmenter la production de grandes pièces de fonderie et de forge, et contribuent aussi à l’innovation et à la R&D dans ce domaine. Par exemple, le four à induction sous vide à auto-consommation sert à fondre des matériaux spéciaux, tandis que la ligne de forge rapide vise à accroître la flexibilité des procédés de forge.

Zhang Zifeng a donné une analogie : « Le liquide d’acier, c’est notre “farine”, et les pièces de forge, c’est notre “pain”. Avant, nous ne pouvions faire que de la “farine” ordinaire ; maintenant, grâce à de nouveaux équipements comme le four à induction sous vide à auto-consommation, nous voulons produire une “farine” spéciale à haute résistance, puis utiliser la ligne de forge rapide pour en faire du “pain” spécial. »

Cet investissement “en avance”, c’est l’expérience que cette vieille usine a accumulée au fil de plusieurs transitions.

L’historique de Shangzhong Casting and Forging remonte à 1958, à la Shanghai Heavy Machinery Factory. C’est ici que la première presse hydraulique de mille tonnes de la Nouvelle Chine a vu le jour. En 1973, la Shanghai Heavy Machinery Factory a pris en charge la tâche de fabrication de grandes pièces de forge pour la première phase du projet « 728 » de la centrale nucléaire de Qinshan. Elle a fourni successivement, pour la première phase de Qinshan, la deuxième phase de Qinshan et l’extension de Qinshan, d’excellentes grandes pièces de fonderie et de forge, telles que des cuves de pression pour le nucléaire, des évaporateurs, des régulateurs de pression et des composants internes du réacteur. Mais à partir des années 1990, l’entreprise a connu une période de difficultés, avec une baisse de sa compétitivité sur le marché.

Le retournement est arrivé en 2006. Shangzhong Casting and Forging a saisi le fait que le pays allait construire des centrales nucléaires de grande taille de l’ordre du million de kilowatts, ainsi que des centrales de charbon propre de grande échelle, et a planifié de construire une nouvelle génération de presses de l’ordre du million de tonnes. L’entreprise a aussi transformé ses produits principaux pour se tourner vers de grandes pièces de fonderie et de forge pour des équipements énergétiques de haut niveau. Zhang Zifeng s’en souvient très bien. Cette année-là, il venait tout juste d’être diplômé et avait rejoint Shanghai Heavy Machinery Factory.

Gu Jianfeng est un observateur de l’industrie depuis 20 ans ; il a assisté au processus complet de passage des grandes pièces de fonderie et de forge pour le nucléaire en Chine, de la dépendance aux importations à la fabrication entièrement nationale. Il se rappelle : « Autour de 2010, le pays préparait un déploiement à grande échelle du nucléaire. Un grand nombre de projets ont été lancés. À ce moment-là, plusieurs grandes usines de machines lourdes du pays se battaient ; le taux de produits défectueux était très élevé. Chaque pièce mise au rebut représentait une perte de plusieurs millions de yuans. »

Shangzhong Casting and Forging a, pendant des décennies successives, grignoté cette “dure épreuve” qu’est la fabrication de grandes pièces de fonderie et de forge. À partir de 2006, la Shanghai Heavy Machinery Factory a investi dans la recherche-développement de la fabrication nationale de pièces de forge pour le nucléaire. Après près de dix ans de percées, l’entreprise a maîtrisé des capacités de fabrication en série de plusieurs types de réacteurs à partir des unités de génération : améliorations de la version 1000MW des réacteurs nucléaires de deuxième génération, capacité de fabrication en série de réacteurs nucléaires AP1000 de la troisième génération, ainsi que de réacteurs à gaz à haute température et refroidis à l’air de 200MW, etc. Après 2015, l’entreprise a de nouveau lancé des travaux de R&D et d’assaut pour de nouveaux modèles d’équipements nucléaires principaux, tels que Hualong One, le réacteur à gaz à haute température de 600MW, et Guohe One. Aujourd’hui, Hualong One a déjà atteint la fabrication nationale à 100 % des grandes pièces de forge des équipements principaux sur l’îlot nucléaire ; la fabrication nationale complète des grandes pièces de forge pour le réacteur à gaz à haute température de 600MW et pour Guohe One a également franchi une phase d’attaque globale.

C’est peut-être la vérité la plus simple de la montée en gamme de la fabrication en Chine : derrière les machines de puissance visibles, se trouvent d’innombrables capacités industrielles invisibles qui les portent. Et il n’y a pas de raccourci pour améliorer les capacités fondamentales : il faut que les entreprises supportent la pression des gains et pertes à court terme, et réalisent des investissements stratégiques déterminés sur des cycles longs.

Dans dix ans, les graines plantées aujourd’hui deviendront forcément l’épine dorsale qui soutient les machines de puissance du pays.

Site de production de grandes pièces de fonderie et de forge. Photo fournie par Shangzhong Casting and Forging