Une alternative au nucléaire: la filière du thorium

La technologie des réacteurs au thorium a été écartée dans les années 70 car cette filière ne permet pas de fabriquer d’armes nucléaires. Elle présente toutefois moult avantages sur la filière classique de l’uranium, notamment un gain de sécurité élevé. La Suisse ne peut pas ignorer cette option à l’heure des discussions sur la sortie du nucléaire, estime le physicien Jean Christophe de Mestral.

La catastrophe nucléaire de Fukushima a provoqué de fortes réactions émotionnelles, visant en particulier à un rejet sans nuance de l’énergie nucléaire. Or, autant la peur que la précipitation sont mauvaises conseillères et il serait irresponsable, pour des motifs psychologiques ou politiques, d’écarter du débat de notre avenir énergétique l’étude de l’ensemble des technologies du nucléaire, et en particulier la filière du thorium.

La technologie des réacteurs au thorium, qui présente un grand nombre d’avantages par rapport aux centrales actuelles à l’uranium, a été largement étudiée et développée dans les années 50 à 70. Le thorium a cependant cédé la place à l’uranium pour une raison militaire: la filière thorium ne permet pas, ou très difficilement, de fabriquer des armes nucléaires. Elle ne produit en particulier pas de plutonium. Cette approche a donc été temporairement mise au rancart mais redevient d’actualité, notamment en Inde et en Chine.

Car, en plus d’être un frein efficace à la prolifération nucléaire, la filière thorium présente un grand nombre d’autres avantages.

Tout d’abord le thorium est trois fois plus abondant que l’uranium et est relativement bien réparti sur la surface du globe. Les gisements principaux se trouvent en Australie, aux Etats-Unis, en Turquie, en Inde, en Amérique du Sud, en Norvège et en Egypte et contribuent ainsi à un équilibre géostratégique. Ce métal n’a pas besoin d’être enrichi et est utilisable quasiment à 100% dans un réacteur, contrairement à l’uranium naturel dans lequel l’isotope U235 ne représente que 0,7% de ce qui est extrait du sol. Au taux de consommation actuel, notre réserve planétaire d’uranium est de 80 ans, celle de thorium de 1000 ans.

Le thorium, au départ très peu radioactif, produit considérablement moins de déchets, dû à la combustion complète du métal dans le processus de génération de chaleur.

En ce qui concerne la sécurité, la caractéristique la plus marquante de ces réacteurs est l’absence d’un risque de fusion du cœur. En effet, l’amorçage et le maintien d’une réaction de fission alimentée par le thorium, au départ non fissile, nécessite un apport de neutrons. Cette source, un petit accélérateur de particules, doit être continue; le cycle thorium ne peut pas continuer seul. Lorsque la source de neutrons s’arrête, que l’on tire la prise, les réactions de fission s’arrêtent également. Ce type de réacteur, appelé «sous-critique», a été imaginé par Carlo Rubbia, ancien directeur général du CERN. L’énergie ainsi récoltée est 60 fois supérieure à celle nécessaire à sa génération.

Un autre élément de sécurité inclut des soupapes sensibles à la chaleur qui permettent au combustible (sous forme liquide) d’être transféré par gravitation dans un conteneur dans lequel la réaction s’arrête faute de neutrons. Par ailleurs, ces réacteurs fonctionnent à pression atmosphérique et n’occasionnent pas les explosions d’hydrogène vues à Fukushima.

Les déchets produits par ce type de réacteur occupent un volume moindre et ont une durée de demi-vie beaucoup plus courte que dans les réacteurs conventionnels. Le plutonium, en particulier, est complètement absent des déchets. Après 100 ans, le niveau de radioactivité est divisé par 10 et après 500 ans, les déchets peuvent être traités comme les cendres issues de la combustion du charbon. C’est à comparer aux 100 000 ans nécessaires à la neutralisation des déchets nucléaires d’aujourd’hui. Du point de vue de la technique de stockage, c’est un avantage considérable.

Enfin, pour préciser les caractéristiques de non-prolifération de cette technique, les sous-produits de la désintégration du thorium sont très difficiles à traiter et leur intégration dans des armes nucléaires pose des problèmes techniques insolubles. En effet, un des sous-produits à durée de demi-vie très courte a la capacité de détruire l’électronique embarquée, peut compromettre l’intégrité des explosifs chimiques et signale sa présence aux détecteurs gamma.

Cerise sur le gâteau, cette technique permet aussi de brûler les stocks de plutonium et d’uranium militaire excédentaires. Ces éléments sont effectivement consommés dans la réaction en étant intégrés dans le cycle du thorium.

Cette technique n’est pas un rêve; elle existe déjà. C’est donc une renaissance. L’Inde en a fait une priorité de son programme énergétique, tout comme la Chine, qui a annoncé au début 2011 qu’elle se lançait dans la construction de réacteurs au thorium dans le but de disposer d’énergie plus sûre, plus propre et aussi moins chère.

Source et suite : https://www.letemps.ch/opinions/une-alternative-nucleaire-filiere-thorium
Autres sources :
https://www.nuklearforum.ch/fr/actualites/e-bulletin/les-projets-chinois-dans-le-domaine-des-reacteurs-au-thorium
https://fr.sputniknews.com/economie/202108011045952899-reacteur-nucleaire-propre-abandon-francais-victoire-chinoise/

Salut Black Dog,

Pour commencer, mes connaissances dans ce domaine sont très limitées, pour ne pas dire archinul. En gros, je suis une quiche, mais le sujet me passionne.

Après avoir lu attentivement les avantages du thorium, une question me taraude ?

Personne ne parle de recyclage ? Cela a beau être un produit tip-top avec beaucoup d'avantages, il n'en demeure pas moins un produit dangereux.

Je n'y connais pas grand chose non plus, avant de lire cet article je n'avais jamais entendu parler de cette technologie. Dans l'article il est dit que le thorium génère malgré tout des déchets mais qu'au delà de 500 ans la radioactivité est si faible qu'il n'y a plus de danger. Sachant que l'on estime à 1000 ans les réserves actuelles de thorium, en se basant sur la consommation énergétique actuelle, on peut en déduire que d'ici 1500 ans tout danger sera écarté et d'ici là il aura fallut trouver une autre alternative.

Ce qui me chiffonne le plus dans cette histoire, c'est que le procédé semble connu depuis plusieurs décennies mais personne ne s'y est intéressé car les producteurs d'énergie civile ont préféré se reposer sur la R&D militaire plutôt que d'explorer cette voie. Alors que l'on sait depuis des décennies que les énergies carbonées et l'énergie produite par l'uranium sont dangereuses et sont un fléau pour la planète. Je ne comprends vraiment pas ce qui justifie cet intérêt si tardif pour le thorium.

Sur le papier ça pourrait être ntéressant. 

Après, n'y connaissant absolument rien, ce serait interéssant d'avoir des avis plus diversifié, connaître les arguments en face 

Tu viens de redécouvrir l'eau tiède ????

On appelle ça la filière sels.

Et elle est en train d'être mise en œuvre actuellement en Chine.

C'est de Gaulle qui a opté pour la filière uranium en France, uniquement pour la doter de la bombe nucléaire, Marie-Clotaire …

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Ça n'est pas une alternative au nucléaire, C'EST du nucléaire …

J'ai déjà largement répondu à une question similaire : voir plus bas.

Le système de réacteur nucléaire dite au thorium est en cours d'étude , avec 5 autres systèmes de réacteurs à neutrons rapide, dans les réacteurs dits de génération IV (postérieures aux années 2040).

La voie thorium présente quelques avantages mais beaucoup d'inconvénients dont :

- peu de retour industriel,

- nécessité de produire au préalable l'uranium 233 (fissile) car les isotopes du thorium ne sont pas fissiles,

- retraitement des combustibles usés par des sels fluorés très toxiques et corrosifs,

- les gisements géologiques de thorium sont nombreux mais peu riches (dû à la chimie du thorium dans la nature),

- risque de prolifération quasi identique que la voie uranium (bombe au 233 U).

C'est pourquoi, je ne pense pas que ce soit une voie de réacteurs nucléaires du future au profit des réacteurs rapides refroidis au sodium ou par l'hélium plus mature et simples.

Il y a 9 heures, Black Dog a dit :

En effet, l’amorçage et le maintien d’une réaction de fission alimentée par le thorium, au départ non fissile, nécessite un apport de neutrons. Cette source, un petit accélérateur de particules, doit être continue; le cycle thorium ne peut pas continuer seul. Lorsque la source de neutrons s’arrête, que l’on tire la prise, les réactions de fission s’arrêtent également. Ce type de réacteur, appelé «sous-critique»,

La réaction de fission ne concerne que l'isotope U233 qui est fabriqué à partir de Th232 par un accélérateur annexe. Donc si celui s'arrête, il n'y a plus de fission.

Vrai aussi que ce réacteur ne produit pas de plutonium ni autres transuraniens.

Mais comme l'a dit Pierrot89, il faut bien injecter des neutrons pour déclencher la fission et cela demande la présence de plutonium ou d'américium.

Il y a 9 heures, Black Dog a dit :

Le thorium, au départ très peu radioactif, produit considérablement moins de déchets, dû à la combustion complète du métal dans le processus de génération de chaleur.

Là je ne comprends pas ! les déchets radioactifs dans les actuelles centrales à U235, sont de 2 types : plutonium et les produits de la fission dont la masse nucléaire est voisine de la moitié de celle de l'Uranium (ou du thorium) avec une dissymétrie dominante autour des masses 100 et 135. ces éléments-là ont en moyenne une durée de demi-vie (de 10 à 500 000 ans) très supérieure à celle du plutonium ( 20 000 ans). Donc côté durée des déchets, il n'y a pas d'avantage particulier.

Il y a 9 heures, Black Dog a dit :

cette technique permet aussi de brûler les stocks de plutonium et d’uranium militaire excédentaires. Ces éléments sont effectivement consommés dans la réaction en étant intégrés dans le cycle du thorium.

Mais dans la filière actuelle de l'U235, on utilise massivement le combustible MOX qui est un mélange d'U235-238 et de Pu239 et Pu241.

Donc si cette technique au Thorium n'a pas été développée c'est qu'elle ne contient pas autant d'avantages décisifs que ses partisans en chambre veulent bien en énumérer !

Un réacteur au thorium et sels fluorés a fonctionné à Oak Ridge (USA) de 1966 à 1969 à petite puissance thermique de 8 MW.

Plusieurs pays continuent d'étudier cette voie : France (CEA et CNRS), Inde, Chine, Russie... mais peu d'espoir d'aboutir à une voie industrielle.

L'avenir du nucléaire est plus certainement aux petits réacteurs de type SMR moins cher et de réalisation plus rapide pour lutter contre le risque climatique.

La Chine, les USA, la Russie et la France ...  ont des projets déjà murs.

Le 02/08/2021 à 23:14, Black Dog a dit :

La technologie des réacteurs au thorium a été écartée dans les années 70 car cette filière ne permet pas de fabriquer d’armes nucléaires. Elle présente toutefois moult avantages sur la filière classique de l’uranium, notamment un gain de sécurité élevé. La Suisse ne peut pas ignorer cette option à l’heure des discussions sur la sortie du nucléaire, estime le physicien Jean Christophe de Mestral.

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Bonjour,

Quelques liens en complément de ton intervention:

https://indico.cern.ch/event/801461/contributions/3814937/attachments/2015232/3368248/Bourquin_EDSU2020_Thorium.pdf

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_du_combustible_nucléaire_au_thorium

Les avantages le la filière sont contestés:

https://www.cea.fr/comprendre/Pages/energies/nucleaire/essentiel-sur-une-filiere-nucleaire-au-thorium.aspx

https://www.sortirdunucleaire.org/Le-reacteur-au-thorium-une-nouvelle-impasse