Le Thorium, minerai très abondant dans la croûte terrestre, est une des nombreuses pistes de réflexion pour l’avenir de la filière nucléaire. Ce métal offre des avantages pertinents sur de nombreux aspects, notamment en termes environnementaux et de sécurité d’exploitation. Néanmoins, l’exploitation du thorium dans le fonctionnement des centrales nucléaires demande de nombreuses recherches et les financements suffisants pour aboutir.
Pourquoi le thorium est-il un minerai pertinent dans la production d’électricité nucléaire ?
Comme l’Uranium, le Thorium est un élément chimique, découvert en 1829 par un chimiste suédois, M. Berzelius. On le trouve dans une roche appelée le monazite. Depuis plusieurs dizaines d’années, son exploitation en tant que combustible nucléaire est envisagée, car il possède de nombreux avantages.
Le thorium : plus abondant et efficace que l’uranium pour les centrales nucléaires
Le thorium est un métal présent en abondance dans la croûte terrestre. Les principales régions du monde où on retrouve du Thorium sont l’Inde, l’Australie et l’Antarctique. Mais, cocorico, la Bretagne possède également des gisements de thorium intéressants.
Au total, on estime qu’il y a trois fois plus de thorium que d’uranium sur Terre (7 ppm pour le thorium, contre 2,5 à 3 ppm pour l’uranium). Une fois son extraction effectuée, son exploitation dans les centrales nucléaires offre un rendement supérieur à l’uranium.
Un mélange avec l’Uranium nécessaire pour maintenir la réaction
Ce métal est un élément fertile, mais non fissile. Cela veut dire que le thorium :
- peut absorber des neutrons sans génération de chaleur (fertilité) ;
- ne peut pas séparer ses atomes (non-fissile).
Ainsi, pour générer et maintenir la réaction, le thorium doit être mélangé avec de l’uranium, élément naturellement fissile. Une fois en action, cette association génère une réaction nucléaire en chaîne et entraîne la création d’un nouvel élément : l’Uranium 233. Cet isotope a une probabilité de fission supérieure à l’isotope U-235, élément actuellement utilisé dans les centrales nucléaires. L’uranium 233 permet ainsi de générer une réaction en chaîne plus efficace.
Une surgénération possible avec ce métal
De plus, le thorium permet la surgénération. Ce concept consiste à créer lors de la réaction plus d’atomes fissiles que d’atomes utilisés pour la fission. En d’autres termes, la surgénération permet une création d’atomes neufs, prêts à créer de l’énergie, par rapport aux atomes déjà exploités dans la réaction. La réaction en chaîne se régénère ainsi en continu.
C’est du fait de cette “régénération en continu” que les centrales nucléaires au Thorium sont considérées comme plus vertueuses, car le combustible s’autoalimente.
Une meilleure sécurité d’exploitation sur ce type de centrale nucléaire
Le fonctionnement des centrales nucléaires utilisant le thorium évite tout risque de fusion du combustible. En effet, ces centrales utilisent le combustible sous forme liquide, à l’inverse des centrales à l’uranium, où ce sont des barres de combustibles solides. Avec un combustible sous forme liquide, les réacteurs à sels fondus jouent le rôle de système de refroidissement. Dans le cadre d’un problème majeur sur la centrale, les risques d’emballement du cœur du réacteur sont nuls.
Une réduction des déchets radioactifs générés lors de la réaction, mais plus risqués
Le second avantage des réacteurs à sels fondus est la réduction des générations de déchets radioactifs au terme de la réaction. De plus, ces déchets ont une durée de vie plus courte que ceux de l’uranium. Ils peuvent ainsi être compactés et stockés dans des espaces plus réduits. Cela réduit ainsi son impact logistique, et par extension, son impact environnemental.
Néanmoins, les déchets produits sont très irritants et irradiants, avec la création de rayons gamma notamment. Cette dangerosité au niveau des rayons demande une adaptation au niveau :
- des protections fournies au personnel sur place ;
- des conditionnements directs des matières dangereuses.
Pourquoi les centrales nucléaires fonctionnent-elles avec de l’uranium ?
Lors des travaux de recherche sur la fission nucléaire comme source d’énergie dans les années 50-60, le thorium et l’uranium étaient étudiés. Après de nombreuses recherches, les spécialistes ont décidé de retenir l’uranium comme combustible principal des centrales nucléaires, car il peut également être exploité comme arme nucléaire. Le coût des recherches avec l’uranium pouvait ainsi être mutualisé.
Bientôt des centrales nucléaires à sels fondus pour exploiter le thorium ?
Ce type de centrale reste encore à la marge dans le monde. Seule l’Inde possède des centrales nucléaires au thorium en fonctionnement. Cela s’explique par :
- un accès difficile à l’uranium pour le pays ;
- une grande quantité de thorium dans ses terres.
Dans le contexte actuel en France, un réacteur de ce type ne verrait le jour qu’à la fin du siècle. Depuis le début des recherches dans les années 1950, de nombreuses installations et équipements ont été développés et mis en place partout dans le monde. Les investissements gouvernementaux sur ces technologies atteignent aujourd’hui le stade de maturation et de retour sur investissement.
De plus, les techniques d’exploitation et de retraitement de l’uranium sont bien connues par le personnel en place. Une exploitation du Thorium demanderait la création d’une deuxième filière du nucléaire, avec des installations et des techniques d’exploitation propres à ce métal.
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