Le nucléaire au thorium

Présent dans presque tous les débats depuis la catastrophe de Fukoshima la production d’électricité via l’énergie nucléaire est souvent critiquée, décriée.

Souvent on pense qu’il faut absolument sortir de cette source d’énergie ? cause de son danger et des déchets qu’elle laisse derrière elle. Pourtant il est souvent on oublie de préciser quelque chose : notre source d’énergie nucléaire est l’uranium 235 et 238.

La réaction se passe ainsi :

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Parmi les déchets on trouve donc de l’Uranium 235 (non consumé ou produit de la réaction) et du Plutonium. C’est ce dernier qui pose problème : il est très radioactif et très long ? se désintégrer.

La France a choisi de donner sa chance au Plutonium 239 via la création de MOX, la Chine, elle a décidé, en 2010, d’expérimenter une autre alternative : le thorium.

Une différence fondamentale : matériaux fissiles, matériaux fertiles

Il y a plus d’un siècle désormais deux scientifiques, Pierre et Marie Curie mettaient en avant la radioactivité du Thorium, découvert ? la fin du XIXème siècle. La radioactivité c’est la capacité ? perdre de l’énergie (rayonnement alpha, beta + ou-, ou gamma) pour créer un nouveau noyau plus stable (qui rayonnera moins). C’est différent de la possibilité de fissionner un noyau comme c’est le cas pour l’Uranium 235 ou 238.

Le thorium ne fait pas partie des matériaux fissiles, il serait très difficile de le fracturer en le bombardant de neutron. Cependant, ce dernier, une fois qu’il a capté un neutron se met ? être fortement radioactif. Et le résultat de cette radioactivité sera de l’Uranium 233, qui lui, est fissile.

Cette capacité ? donner naissance ? un noyau fissile fait que le Thorium est appelé fertile.

Cela a une conséquence importante : il faut amorcer la réaction. C’est ? dire qu’il faut quand même mélanger le Thorium ? de l’Uranium (souvent 235) pour que la réaction fonctionne.

Mais la grande force (ou la grande faiblesse selon qu’on soit pour ou contre la bombe atomique…) c’est que cette réaction ne produira que très peu de Plutonium (uniquement les résidus de l’amorçage).

Une autre conséquence non négligeable qui a largement ralenti le développement des réacteurs ? Thorium c’est que celui-ci devient très fortement radioactif au cours de la réaction et que des très puissants rayons gamma sont relâchés. Cependant qui dit amélioration des matériaux et de la robotique dit possibilité d’envisager la construction des réacteurs ? Thorium.

Un fonctionnement à part

Une grande force du Thorium est qu’il permet très facilement d’être exploité ? l’état liquide plutôt que solide à l’intérieur de réacteurs portant l’acronyme LFTR.

Les premiers prototypes de ce type de réacteurs date des années 40. Ce qui explique leur abandon : la filière du thorium n’était pas créé mais en plus le thorium ne créait pas de Plutonium dont on avait besoin pour les bombes atomiques de l’époque.

Depuis le forum Génération IV de nouveaux prototype comme SuperPhoenix ou le Rubbiatron

Dans tous les cas on remarque que le danger, jusque l? inhérent au nucléaire, d’emballement de la réaction peut être supprimé. En effet ces réacteurs peuvent fonctionner de manière viable en régime dit “sous-critique” durant lesquels la réaction peut s’arrêter toute seule si on la prive de combustible ou de neutrons.

Le traitement des déchets

Bien que les déchets soient moins radioactifs et pour moins longtemps, ils existent et leur demie-vie reste très élevée (un millénaire), pour autant différents projets ont été mis au point, notamment les ADS : Systèmes pilotés par accélérateurs qui permettent la transmutation des déchets vers d’autres qui se dégradent plus rapidement. Ces projets semblent prometteurs :

Les études de faisabilité des ADS sont maintenant bien avancées. Des travaux ont été effectués au plan national, au CEA et en collaboration CEA-CNRS ; au plan européen, sous l?égide du « Technical Working Group » (TWG) et dans le cadre de projets européens du 5e et, maintenant, du 6e PCRD. Des industriels ont pris une part importante ? ces travaux. En collaboration CEA-CNRS, des expériences ? puissance zéro ont été effectuées ? Cadarache sur la maquette critique « Masurca » (CEA-Cadarache) et un injecteur de protons de haute intensité est en construction au CEA Saclay.

Chiffres en vrac

  • 200 fois plus de Thorium que d’Uranium dans la nature, on trouve de très bons gisements partout dans le monde, notamment, pour nous, en Bretagne
  • 3,5 millions de fois la capacité du charbon
  • 14.5 milliards d’année : c’est la demie vie du Thorium 232, plus importante que l’âge de la terre
  • 10 000$ : c’est le coût annuel estimé d’un réacteur de type LFTR d’une puissance de 1GW, soit 40 fois moins qu’un réacteur ? Uranium 235/238.
  • 3000m² : la taille estimée pour une centrale de type LFTR soit 100 fois moins qu’une centrale ? l’Uranium 235/238

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