Quel avenir pour le thorium ?

Quel avenir pour le thorium ?

Introduction  

 Comme vous le savez, l'énergie nucléaire est une des énergies qui émet les plus faibles quantités de carbone. Cette forme d’énergie exploitée dans les réacteurs actuels à Uranium est contestée à cause des grandes quantités de déchets radioactifs de longues durées de vie qu’elle produit et des risques d’accident. Ces défauts majeurs seraient supprimés en utilisant le Thorium à la place de l’Uranium. Cette technologie aurait en outre l’avantage de permettre l’élimination progressive des déchets radioactifs de longues durées de vie existant. Dans cet exposé, nous allons explorer les différentes facettes du thorium, du principe de fonctionnement à ses avantages et inconvénients, en passant par des exemples concrets.

Quatre fois plus abondant que l’uranium!

Le thorium (Th) a été découvert en 1828 par le chimiste suédois Jons Jakob Berzelius, qui lui a donné le nom de Thor, le dieu nordique du tonnerre. C’est un métal légèrement radioactif que l’on trouve dans les roches et les sols (tels que la thorianite et la monazite) et qui est assez abondant dans la croûte terrestre. En effet, son principal isotope, le Th-232, est environ quatre fois plus abondant que l’Uranium et aussi abondant que le plomb.C’est un minerai très dense, d’est à dire qu’un kilo de thorium corresponderait à 200 kilos d’uranium mais également à 3,5 millions de charbon. La quantité que l’on trouve aux États-Unis, par exemple, pourrait répondre aux besoins énergétiques de ce pays pendant un millier d’années, et ce sans l’enrichissement requis pour les combustibles à base d’uranium. Je viens de citer les Etats Unis mais il se trouve en réalité sur tous les continents : certains pays en possèdent plus que d’autres bien sûr. On le trouve principalement en Inde, en Australie, en Norvège et comme dit précédemment aux Etats Unis.

Fonctionnement du cœur du réacteur au thorium : le thorium 232 fertile.

Le thorium 232 n’est pas fissile naturellement, ainsi il doit d’abord se transformer en un élément fissile.Comment cela se passe-t-il ? Et bien le thorium 232 capte un neutron, il devient ainsi le thorium 233, qui lui en quelques minutes se transforme en protactinium 233,  et qui a son tour en quelques jours se transforme en uranium 233, un isotope fissile qui peut alimenter une réaction de fission. L’uranium 233 lui, n’existe pas naturellement dans la nature, c’est un élément qui est fabriqué par l’homme. Lorsque l’uranium 233 est frappé par un neutron, celui-ci fissionne en donnant de l’énergie, deux noyaux plus petits et quelques neutrons dont un ira fertilisé le thorium 232 voisin : c’est pour cela que l’on appelle le thorium 232 fertile.

Les réacteurs à sels fondus.

Le thorium pourrait être utilisé dans les réacteurs à sels fondus, l’un des modèles d’énergie nucléaire de nouvelle génération dans lequel le liquide de refroidissement du réacteur et le combustible lui-même sont un mélange de sels fondus chauds (le sel fondant serait composé alors de fluorures de lithium, de béryllium et de thorium).Le réacteur prend la forme d'une cuve métallique contenant le sel à haute température (600 à 900 °C) mais à pression ambiante. La réaction nucléaire est déclenchée par la concentration en matière fissile dans le réacteur ou par le passage dans un bloc modérateur en graphite. Le sel fondant, qui agit à la fois comme combustible et comme liquide de refroidissement, transporte la chaleur produite par la fission nucléaire vers un échangeur de chaleur. Là, la chaleur est transférée à un fluide de travail, tel qu'un gaz, qui alimente ensuite une turbine pour produire de l'électricité.

En termes de rendement, les réacteurs au thorium ont un potentiel élevé, atteignant jusqu'à 90 %, comparé à environ 5 % pour l'uranium-235.

Les avantages de l’utilisation du thorium.

1. Moins de déchets !

On connait tous la problématique des déchets : les déchets des centrales issues de l’uranium produisent beaucoup de chaleurs résiduelles et ont une durée de vie extrêmement longue qui sont stockés pour des durées qui sont de l’ordre de plusieurs centaines de milliers d’années. Cependant, les produits de fission résultant de l'utilisation du thorium peuvent avoir des durées de vie plus courtes, ce qui facilite leur gestion. A partir du moment où l’on sort les déchets du réacteur, 83% du volume de ces déchets sont neutralisés en 10 ans. Le 17% restant, il lui faut encore 300 ans pour être neutralisé.C’est une durée certe conséquente mais tout de même 1000 fois plus courte.

1. Production plus sécurisée.

On a tous en tête les images dramatiques de Tchernobyl en 1986 et Fukushima en 2011. et on peut légitimement se demander si cette approche, elle, répondra aux attentes sécuritaires afin que ces accidents nucléaires ne se reproduisent plus.

Premier élément de réponse : les centrales actuelles à eau pressurisée fonctionnent à 160 fois la pression atmosphérique, les centrales au thorium fonctionnent à la pression atmosphérique. En cas de rupture, il n’y a pas de gaz radioactifs qui sont expulsés à l’extérieur.

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