La filière du Thorium

 

8 janvier 2025

Copyright Michel Vonlanthen

 

 

 

Centrales atomiques?  Plus jamais !

En complément, lisez le livre de Daniel de Roulet "La France atomique", il y raconte la tournée de 24  centrales atomiques qu'il a faite en France. Il y explique les dangers considérables qu'elles font prendre aux populations locales. Ce livre est passionnant, bon marché et vite lu.

 

 

Mon opinion

 

Actuellement il faudrait plusieurs décennies pour qu'un réacteur commercial au Thorium soit disponible. Ce genre de filière de production d'électricité diminue le danger du nucléaire, mais ne l'élimine pas pour autant. La problématique de l'approvisionnement en combustible existerait toujours (géopolitique, épuisement des gisements, etc.) et il faudrait investir des dizaines de dizaines de Milliards pour développer cette filière et assurer son démantèlement, argent qu'on ne pourrait pas investir dans la production durable d'électricité.

 

De mon point de vue, l'Humanité à meilleur temps de miser sur les énergies renouvelables gratuites (soleil, vent, eau, etc.) ce qui aurait un avantage auquel on pense rarement, celui de casser la spirale exponentielle de la consommation. Il faudra quelques décennies jusqu'à ce que toute nos énergies soient durables, en conséquence il faudra les économiser dans un premier temps, ce qui ira dans le sens préconisé par les défenseurs du climat et les anticapitalistes. Et il y a à faire car, en Suisse, on pourrait sans autre multiplier par 10 la production d'énergie solaire puisque, pour l'instant, il n'y a même pas 10% des toits utilisables qui sont équipés de panneaux photovoltaïques. L'avenir est donc là: une énergie gratuite indéfiniment disponible. Il n'y a que la pose de panneaux qui coûte, après l'énergie est gratuite à vie. Qui dit mieux ?

 

 

 

Les réacteurs au Thorium

 

L'Uranium et le Plutonium ont l'inconvénient de générer des déchets, des produits de fission,  dont la durée de demi-vie se compte en centaines de milliers d'années. Devoir gérer des déchets dangereux pour l'être humain sur un laps de temps aussi long est impossible à assurer, qui sait ce qui se passera dans 100'000 ans? L'utilisation du Thorium à la place de l'Uranium ou du Plutonium comme combustible nucléaire éliminerait ce grave défaut puisque les déchets les plus toxiques générés ne resteraient radioactifs que pendant environ 300 ans (demi-vie).

 

Il existe principalement deux types de réacteurs au Thorium en concurrence:

  • Le réacteur type Rubbiatron,  inventé par l'ancien directeur du CERN Carlo Rubbia en 1993, dans lequel un accélérateur de particules envoie un flux de neutrons sur du Thorium sous critique afin d'entretenir la réaction atomique. De ce fait, une excursion de criticité ne peut pas se produire, réduisant les risque d'attentat terroriste.

    Ce type de réacteur peut également servir à rendre inoffensif des actinides (Uranium, Plutonium, etc.) dont la durée de demi vie est très longue. En 1 année, il pourrait transmuter 1400 kg de  Plutonium afin de faire passer sa durée de demi vie de quelques milliers d'années à quelques centaines, tout  en produisant 650MW de puissance électrique.
     

  • Le réacteur à sels fondus (MSR, Molten-Salt Reactor). Le Thorium est dissout dans des sels (de Fluorure de Lithium et de Béryllium), solides à basse température, mais liquides en fonctionnement. Ce mélange sert également de fluide de refroidissement primaire. Ce type de réacteur fonctionne à pression ambiante et ne nécessite pas de double enceinte de confinement. Si la température monte trop haut, un bouchon (refroidi artificiellement dans le fond de la  cuve) fond et le sel s'écoule par gravité, stoppant net la réaction atomique.

    Le Pr Claude Joseph, de l'UNIL, ancien collègue de Carlo Rubbia, préconise depuis longtemps cette filière. Lorsqu'il a écrit l'article qui suit, il pensait qu'il fallait au moins 10 ans pour en développer un réacteur utilisable. J'en ai discuté avec lui récemment, il pense qu'actuellement il faudrait plutôt 30 ans.
     

    https://wp.unil.ch/futurspossibles/2020/02/le-thorium-une-contribution-denergies-non-carbonees-au-climat/

 


Principe du réacteur à sel fondu (Wikipedia)

 

 

 

Avantages du réacteur au Thorium

  • Déchets: les plus toxiques générés n'auraient que 300 ans de demi-vie
     

  • Sécurité: Le Thorium ne peut pas partir en réaction en chaîne si bien qu'une centrale ne peut pas s'emballer. En  plus elle s'arrêterait d'elle-même en cas de défaut de refroidissement. En conséquence, elle n'a pas besoin d'une double enceinte de confinement ce qui rend sa construction moins onéreuse qu'une centrale classique. Autre avantage: il n'est pas nécessaire de stopper la centrale pour changer le combustible.
     

  • Approvisionnement: On trouve plus de Thorium que d'Uranium dans la nature si bien que l'approvisionnement des centrales au Thorium serait assurée pendant plusieurs centaines d'années. A  masse égale, le Thorium contient 40 fois plus d’énergie que l’Uranium naturel
     

  • Une centrale au Thorium pourrait aussi servir à transmuter du Plutonium produit pour fabriquer des bombes atomiques (des milliers de kg) ce qui permettrait d'éliminer cette matière ultra dangereuse pour l'être humain (1mg/kg est létal) tout en produisant de la chaleur et donc de l'électricité. Voir ici.
     

  • Bombe: Le Thorium 232 n'est pas fissile: il ne peut pas être utilisé pour fabriquer une bombe atomique. C'est ce qui a poussé les Etats à préférer la construction d'usines atomiques à Uranium plutôt qu'au Thorium. Des expérimentations ont cependant eu lieu.

     

Inconvénients

  1. Le Thorium demande plus de précautions que l'Uranium pour son maniement car il est plus radiotoxique.
     

  2. 2 étapes intermédiaires sont nécessaires pour initier le cycle du Thorium: accumulation de Plutonium 239 ou d'Uranium 235 fortement enrichi puis transmutation (en réacteur) en Uranium 233 fissile. C'est plus compliqué et bien plus long qu'avec les isotopes naturels de l'uranium, entre autres parce que le processus génère des rayons gamma très pénétrants et qu'il faut s'en protéger.
     

  3. Un réacteur à sels fondus doit toujours être accompagné d'une usine de retraitement chimique des sels afin de les rendre inoffensifs après usage.
     

  4. Il n'y a pas gisements de Thorium en Suisse, nous resterions dépendants de l'étranger pour notre approvisionnement en combustible, ce qui n'est pas le cas des énergies renouvelables (soleil, vent, eau, etc.) qui sont, elles, gratuites. C'est peut-être un des problèmes car, avec ces dernières, les affairistes gagnent moins d'argent...
     

  5. Le démantèlement d'un tel réacteur coûterait toujours autant. A l'instar des centrales atomiques actuelles, il y a de fortes chances pour que cela soit beaucoup plus coûteux que le 1 Milliard/centrale que prévoit le fonds de démantèlement des centrales atomiques et là, ce sont les pouvoirs publics qui prennent le relais.

    Dans la cas de la centrale accidentée de Lucens, c'est l'Etat qui a repris la responsabilité de l'épave des mains de la société anonyme d'électriciens du départ. Que se passera-t-il lorsque le sarcophage de béton se désagrégera avec le temps et laissera diffuser la radioactivité dans la nappe phréatique ?

La filière la plus prometteuse utilisant du Thorium comme combustible semble être celle des réacteur à sels fondus (MSR, Molten-Salt Reactor). On estime qu'il faudrait une trentaine d'années pour développer une filière industrielle au Thorium. Leurs partisans affirment qu'il serait possible de produire de l'électricité à 3ct/kWh, ce qui serait moins cher qu'avec une centrale au charbon. Mais encore faudrait-il que tous les coûts induits soient pris en compte, entre autres ceux du démantèlement de la centrale après usage. Ce n'est jamais le cas dans ce genre d'estimation...

 

 

Destruction du Plutonium

 

Un des plus grands danger du nucléaire, c'est la production de déchets hautement radioactifs, les actinides, dont la demi-vie se compte en centaine de milliers d'années. Ces déchets produits en continu jour après jour, finissent actuellement dans des endroits sécurisés, attendant d'être enterrés dans des cavernes qu'on suppose sûres à long terme. Cela signifie que ces déchets font augmenter en continu la radioactivité totale de notre planète car on ne peut pas les éliminer, il faut attendre que leur radioactivité décroisse naturellement selon la loi de la désintégration radioactive,  ce qui prendra des millions d'années.

 

 

Un sur-régénérateur de type Rubbiatron serait susceptible de faire muter du Plutonium (demi-vie 25'000 ans pour arrondir), le faisant passer à quelques centaines d'années, disons 250 ans pour simplifier. Tout en produisant 650MW d'électricité, un Rubbiatron serait donc susceptible de raccourcir la durée de vie des déchets radioactifs d'un facteur 100, ce qui les rendrait un peu moins "inacceptables".

 

1000 ans après son retraitement par un Rubbiatron, le PU-239 ne dégagerait plus, dans sa caverne, que le 1000ème (pour arrondir) de sa radioactivité initiale, c'est-à-dire l'équivalent de celle de l'Uranium naturel. C'est-à-dire presque acceptable du point de vue environnement si on n'avait pas d'autre solution que le nucléaire pour produire de l'électricité.

 

Reste la question: Combien de Rubbiatrons devrait-on avoir pour traiter la totalité des déchets à haute activité produits par l'Humanité? Faisons le calcul (à la louche):

  1. On estime que le volume de déchets produits par la totalité de centrales atomiques durant leur activité sera, au final, de 10'000 m3
     

  2. 1 centrale de type sur-régénérateur (ou Rubbiatron) peut faire muter 1,5 tonne de Pu-239 (0,075 m3) par année (1kg de Pu-239 = 50 cm3)
     

  3. Pour détruire la totalité du PU-239, 1 Rubbiatron prendrait 133'000 ans (ou alors 2000 Rubbiatrons durant  67 ans)
     

  4. La durée de vie d'une centrale étant de 60 ans max, pour traiter la totalité du PU-239 produit, il faudrait donc que  2'000 Rubbiatrons travaillent pendant 70 ans.

 

Conclusion

 

Compte tenu qu'il existe environ 350 centrales atomiques dans le monde, il faudrait des siècles pour en construire 2'000 de plus. C'est irréaliste.

 

D'autant plus que la filière sur-régénérateur (Creys Malville par ex) s'est avérée impraticable car trop dangereuse. Et la filière Rubbiatron nécessite un accélérateur de particules pour entretenir la réaction en chaîne et que ce dernier consomme beaucoup d'électricité lui-même.

 

On pourrait certes construire des centrales au Thorium à l'avenir, elles produisent des déchets radioactifs à durées de vie bien  moins longues. Mais il faudrait toujours détruire les déchets à haute activité déjà produits jusqu'à ce jour, et pour cela, il faudrait construire 2'000 nouvelles centrales, c'est irréaliste. Sans compter que nous avons parlé du Plutonium, mais ce n'est pas le seul déchet de la fission nucléaire, il y en a d'autres, tout aussi dangereux.

 

Tout cela met la filière "atomique" hors jeu
en regard des énergies durables.

 

D'autant plus que les découvertes succèdent aux découvertes. Par exemple celle des centrales osmotiques.

 

Finalement,

 

L'Humanité a meilleur temps de passer le plus vite possible à la production durable d'électricité

 

car une fois les installations construites, cette énergie-là ne coûte plus rien. Le soleil, le vent ou l'eau sont gratuits. Il n'est plus nécessaire d'acheter des combustibles à l'étranger, du mazout, de l'essence ou de l'Uranium, par exemple.

 

Références:


Oublier le passé, c'est se condamner à le revivre (Primo Lévy)