Le Thorium

Le thorium est un élément de base de la nature, comme le fer et l’uranium. Comme l’uranium, ses propriétés lui permettent d’être utilisé pour alimenter une réaction en chaîne nucléaire qui peut faire fonctionner une centrale électrique et produire de l’électricité . Le thorium lui-même ne se divise pas et ne libère pas d’énergie. Au contraire, lorsqu’il est exposé à des neutrons, il subira une série de réactions nucléaires jusqu’à ce qu’il devienne un isotope de l’uranium appelé U-233, qui se fissure et libère facilement de l’énergie la prochaine fois qu’il absorbe un neutron. Le thorium est donc dit fertile, alors que l’U-233 est dit fissile.

Les réacteurs qui utilisent du thorium fonctionnent selon ce qu’on appelle le cycle du combustible thorium-uranium (Th-U). La grande majorité des réacteurs nucléaires existants ou proposés utilisent cependant de l’uranium enrichi (U-235) ou du plutonium retraité (Pu-239) comme combustible (dans le cycle Uranium-Plutonium), et seule une poignée d’entre eux ont utilisé du thorium. Les conceptions actuelles et exotiques peuvent théoriquement accommoder le thorium.

Le cycle du combustible Th-U a des capacités intrigantes sur le cycle U-Pu traditionnel. Bien sûr, il y a aussi des inconvénients. Sur cette page, vous apprendrez quelques détails à ce sujet et repartirez avec la capacité de discuter et de débattre du thorium de manière productive avec la connaissance des bases.

La Chine et l’Inde ont toutes deux des réserves substantielles de minéraux contenant du thorium et moins d’uranium. Alors, attendez-vous à ce que cette source d’énergie devienne une grande affaire dans un avenir pas trop lointain…..

Quels sont les principaux avantages de Thorium ?

thorium-atomeLes cycles thorium ne permettent que des réacteurs thermiques (par opposition aux surgénérateurs rapides). Plus de neutrons sont libérés par neutron absorbé dans le combustible dans un réacteur de type traditionnel (thermique). Cela signifie que si le combustible est retraité, les réacteurs pourraient être alimentés sans extraction d’U-235 supplémentaire pour accroître la réactivité, ce qui signifie que les ressources en combustible nucléaire sur Terre peuvent être augmentées de deux ordres de grandeur sans les complications des réacteurs rapides. L’élevage thermique est peut-être le mieux adapté aux réacteurs au sel fondu, qui sont discutés sur leur propre page ainsi que dans le résumé ci-dessous.

Le cycle du combustible Th-U n’irradie pas l’Uranium-238 et ne produit donc pas d’atomes transuraniens (plus gros que l’uranium) comme le plutonium, l’américium, le curium, etc. Ces transuraniens constituent la principale préoccupation sanitaire des déchets nucléaires à long terme. Ainsi, les déchets de Th-U seront moins toxiques sur une échelle de plus de 10 000 ans.

Y a-t-il d’autres avantages de Thorium ?

Le thorium est plus abondant dans la croûte terrestre que l’uranium, à une concentration de 0,0006% contre 0,00018% pour l’uranium (facteur 3,3x). Ceci est souvent cité comme un avantage clé, mais si vous regardez les réserves connues de Thorium économiquement extractible par rapport à l’Uranium[1,2], vous constaterez qu’elles sont presque identiques. De plus, on trouve de l’Uranium substantiel dissous dans l’eau de mer, alors qu’il y a 86 000 fois moins de Thorium. Si les cycles du combustible fermés ou l’élevage deviennent un jour un courant dominant, cet avantage ne sera pas pertinent parce que les cycles du combustible Th-U et U-Pu dureront des dizaines de milliers d’années, ce qui est à peu près aussi long que l’histoire moderne.

Quels sont les inconvénients du Thorium ?

Nous n’avons pas autant d’expérience avec Th. L’industrie nucléaire est assez conservatrice, et le plus gros problème avec le thorium, c’est que nous manquons d’expérience opérationnelle. Quand l’argent est en jeu, il est difficile d’amener les gens à s’écarter de la norme.

Le thorium est un peu plus difficile à préparer. Le dioxyde de thorium fond à des températures de 550 degrés plus élevées que le dioxyde d’uranium traditionnel, de sorte que des températures très élevées sont nécessaires pour produire un combustible solide de haute qualité. De plus, le Th est assez inerte, ce qui le rend difficile à traiter chimiquement. Cela n’est pas pertinent pour les réacteurs à combustible liquide dont il est question ci-dessous.

Le thorium irradié est plus dangereusement radioactif à court terme. Le cycle Th-U produit invariablement de l’U-232, qui se désintègre en Tl-208, qui a un mode de désintégration gamma de 2,6 MeV. Le Bi-212 cause aussi des problèmes. Ces rayons gamma sont très difficiles à protéger, ce qui nécessite une manipulation et/ou un retraitement plus coûteux du combustible usé.

Le thorium ne fonctionne pas aussi bien que le U-Pu dans un réacteur rapide. Alors que l’U-233 est un excellent combustible dans le spectre thermique, il se situe entre l’U-235 et le Pu-239 dans le spectre rapide. Ainsi, pour les réacteurs qui exigent une excellente économie neutronique (comme les concepts de race et de combustion), le thorium n’est pas idéal.