Thorium : la nouvelle voie de l'énergie nucléaire

Du nucléaire propre ?

Thorium : la nouvelle voie de l'énergie nucléaire

Mise à jour du 8 01 13 :

Dossier interactif CNRS sur le devenir du nucléaire des futures générations de réacteurs de type 4 et des centrales à base de thorium

Découpe du futur tokamak ITER
Découpe du futur tokamak ITER

Réserve uranium 2007



Des réacteurs à « sels fondus » une autre alternative de produire de l'électricité nucléaire

Dans le futur sera t-il possible de produire de l'électricité nucléaire autrement qu'avec de l'Uranium ?



D'après de nombreux experts sur les usines à fission, la technologie actuelle, celle qui est exploitée, n'a pas été sélectionnée sur des critères de sûreté, ni sur une gestion accrue des déchets, ni pour des questions d'efficacités et si certains scientifiques mettent en avant les lacunes des centrales nucléaires au profit d'autres types de production, plus sur et plus « propre » c'est aussi parce que le dernier évènement de Fukushima au Japon leurs donnent davantage raison, de cette raison collective ( scientifiques, ingénieurs, techniciens, citoyens, certains politiciens ) il peut naître une nouvelle voie à la gestion et à la production de l'énergie nucléaire, présenté depuis plusieurs années comme une excellente alternative à l'Uranium, l'exploitation du Thorium pour l'énergie nucléaire présente de nombreux avantages notamment celui de satisfaire tout le monde ( enfin presque ).

Depuis Fukushima, les zones à risques des centrales sont donc davantage mise en avant, en France l'ASN vient de publier son rapport et ces recommandations, notamment sur la création d'un centre de gestion de crise répondant  au situation de catastrophe, mais aussi d'une Force d'action Rapide Nucléaire, des mesures supplémentaires visant à renforcer les piscines sont aussi suggérées,  malgré tout de nombreux scientifiques et experts dans le domaine de l'atome mettent davantage en avant les lacunes des caractéristiques fondamentales des centrales actuelles, car s'il on peut bénéficier de dispositif, de moyen, d'hommes capables de réagir rapidement face à des situations d'urgences, personnes ne pourra sans plaindre, cependant en partant du principe que ce sont les caractéristiques des centrales elles-mêmes qui font défaut, la réactivité face à l'urgence ne changera pas grand chose... avec des centrales de type « Génération IV » à base de Thorium beaucoup de scientifiques portent le caractère sécuritaire de ces nouvelles centrales, le résultat désastreux aurait été sûrement différent avec ce nouveau type de centrale....

Fukushima
Fukushima

en effet depuis plusieurs années beaucoup de scientifiques et d'ingénieurs planchent sur de futurs réacteurs,  le concept du réacteur au sels fondus a d'ailleurs été évalué et retenu au sein du Forum International Génération IV, ces experts ne proposent pas de retourner à  l'age de la bougie ( argument répandu que l'on retrouve chez les conservateurs-lobbyiste-etc...) mais offre à travers leurs études une alternative plus sérieuse, des réacteurs « génération 4 », car  les évènements passés de la fusion de Three Mile Island en 1979, de l'explosion de Tchernobyl en 1986  répondant à un dysfonctionnement humain et matériel n'ont pas servit à garantir les aléas d'origine climatique de Fukushima en 2011 et bien avant les évènements du Japon, aux USA début 2000, on réfléchissait déjà sur une nouvelle génération de réacteurs, avec pour objectif d'éliminer deux défauts :

la voracité en uranium des centrales
la gestion de la production des déchets radioactifs


Exemple d'un réacteur au Thorium
Exemple d'un réacteur au Thorium


ce qui tend à prouver et renforce la nécessité de développer une nouvelle façon de produire de l'électricité nucléaire, plus propre, plus sur, avec une gestion maitrisé des déchets radioactifs, le cas échéants, car si le consommateur lambda ce focalise en priorité sur la gestion de sa facture, pour bons nombres de personnes la sécurité ( et sa maintenance ) de tel réacteur et la production de déchets radioactif restent et resteront un souci, ce qui pour des raisons environnementales et pour des questions d'intérêt public sont de toutes façon des questions qui méritent un débat de fond, de plus l'épuisement des énergies fossiles, qui ne devraient plus représenter que 40 % de la production énergétique dans environ une quarantaine d'année, c'est à dire demain, reste elles aussi une source de préoccupation, l'Uranium  fait l'objet de beaucoup d'attention depuis plusieurs années, bien qu'il y est pas mal de controverse à ce sujet les nombreuses études des ressources convergent souvent sur un pic de production aux alentours de 2020-2030 avec un déclin prononcé pendant les années 2050-2100

thorium securing the resources

Uranium Resources and Nuclear Energy


Au delà des accidents des centrales, l'orientation d'une nouvelle stratégie énergétique doit dès maintenant être à l'esprit et malgré certaines réticences et l'entêtement de certains pour préserver la pérennité d'une technologie qui certes ne contribue pas à alimenter le Co2 certes elle à fait ces preuves, mais elle montre également des limites et de nombreuses lacunes...la voie de l'ère du Thorium ( voir d'autres également ) semble particulièrement envisageable et pour les excités de la bougie, l'idée du Thorium 232 est un projet qui a déjà vu le jour.....à titre expérimentale, en effet en Juin 1965 les chercheurs d'Oak Ridge ont mis au point  un prototype à sels fondus dénommé MSRE ( Molten Salt Reactor Experiment ) celui-ci  fonctionna durant 13000 heures et ce sans présenter de lourd dysfonctionnement, cette réussite pris fin lorsque les ingénieurs d'Oak Ridge, qui étaient en train de réaliser les maquettes d'un réacteur de 1000 mégawatts, ce sont vu couper leurs budgets de fonctionnement par l'ACE ( Atomic Energy Commission )  mais « l'acharnement thérapeutique » de quelques laboratoires, du Japon en passant par les USA et en France, au CNRS de Grenoble ont permis de faire évoluer le concept avec le tracer d'un nouveau réacteur de 1500 MW, sûrement plus abouti et plus fiable que celui espéré en 1965......en parallèle le Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble met en évidence ( et ce depuis pas mal d'années ) à travers  plusieurs publications d'études ou d'articles, l'intérêts que portent certains scientifiques au projet de réacteur à base de Thorium :

Nucléaire : un concept innovant les réacteurs à sels fondus
                 Concept de réacteurs à sels fondus en cycle de Thorium sans modérateur
                 Le Cycle Thorium en Réacteurs à sels fondus peut il être une solution au problème énergétique du 21 eme Siécle ( juin 2008 )


TMSR NM Thorium




un sirop de sel fondu vs de l'eau sous haute pression 

Thorium : Notre nouvel ami
Thorium : Notre nouvel ami


 Le Thorium : La nouvelle voie du combustible nucléaire ?

Le Thorium 232 ( nouvelle pépite ? ) est un minerai ( la thorite ) qui bénéficie d'une bien plus grande abondance ( 4 fois plus abondant que l'uranium ) que notre « cher » Uranium 238, en effet les ressources bénéficient de grand gisements, notamment en  Bretagne, en Australie, en Inde, en Turquie, au Brésil, en Norvège et au USA  et l'on retrouve de la monazite (  un phosphate de thorium et de terres rares, principal minerai de thorium ) en Afrique, en Antarctique, en Australie, en Europe, en Amérique du Nord et en Amérique du Sud


découvert en Norvège sur l'ile de Lovoy ( Lien Wikipédia ) puis identifié en 1828 par le chimiste suédois Jöns Jakob Berzelius, c'est en 1898 que la française Marie Curie et le chimiste allemand Gerhard Carl Schmidt ont découvert la radioactivité du Thorium.
Le thorium se désintègre bien plus lentement que les autres matières radioactives, les rayonnements alpha émis ne peuvent pas pénétrer la peau humaine et malgré sa faible radioactivité, sa radiotoxicité est bien connu, notamment en cas d'ingestion ou d'exposition à un aérosol.

Le Thorium est déjà exploité pour divers projets industriels, notamment :

électrode, cathode
verres optiques
manchon à incandescence
utilisé dans l'industrie électronique comme détecteur d'oxygène
utilisé en chimie comme catalyseur dans la transformation de l'ammoniac en acide nitrique

Mais également :
projet Amster EDF



Une source potentiel d'énergie non négligeable :
pourrait ainsi fournir plus d'énergie que l'uranium, le charbon et le pétrole réunis
potentiel important pour une nouvelle filière de réacteurs nucléaires surgénérateurs

D'autres projets ont mis en évidence la capacité du Thorium

D'après  les ingénieurs les réacteurs à sels fondus offrent beaucoup davantage, que ce soit en terme de prolifération ( le Thorium se transforme Dans le réacteur en Uranium 233 ) pour des questions de ressources (  4 fois plus abondant que l'uranium et possédant un haut rendement, 40 % au lieu de 33 actuellement ) ou pour une meilleure gestion des déchets ( ce type de réacteur possède un profil régénérateur recyclant sans cesse son combustible ) et avec le retard de ces dernières années, la principale préoccupation reste le matériel capable de résister sur de longue période, la température de ce type de réacteur est nettement plus élevée que dans un réacteur actuel ( 800 ° au lieu de 320 ° ) et il reste le souci combiné des effets de radiation et de corrosion, c'est d'ailleurs ces défauts d'existences qui ont permis d'abandonner les projets des années 50 ( REP expérimental américain de Shippingport (Pennsylvanie), le HTR de Fort St. Vrain (Colorado) et le THTR allemand ) au profit de l'uranium, à noter que les sociétés françaises Sfec et Cerca ont participé à la fabrication du combustible au thorium et ce durant la période de 1975 à 1994  Rhône-Poulenc a produit le thorium comme sous-produit du traitement de la monazite.

De plus les caractéristiques mise en avant ( tout du moins sur le papier ) sont nettement plus intéressante :

Le coeur du réacteur ne pourra plus s'emballer
Les risques d'explosion ou de dégradation sont écartés
Plus de pression à 155 bars évitant ainsi l'ouverture d'une brèche et libérant le liquide de refroidissement et les produits radioactifs
Plus de problème de pompes électriques de refroidissement évitant ainsi aux réacteurs de rentrer en fusion lors d'une panne
la capacité de conception d'un réacteur fonctionnant au Thorium présente également un autre précieux intérêt, celui de recycler son combustible, ceci permettant d'éviter le lourd fardeau des déchets radioactifs des réacteurs actuels, de plus lors de la fission, le Thorium produit 10000 fois moins d'éléments « transunariens »
Moins de casse-tête en matière de sûreté
Moins de risque de prolifération ( avec les neutrons le Thorium se transforme en Uranium 233 et 232 )

Après les neuroSciences Ce sont sans doute les neutroniciens qui vont avoir le zizi tout dur

Les interviews extrait du dossier Science & vie de Novembre 2011 "Nucléaire sans uranium c'est possible"

N° 1130 Science & vie


les secrets du réacteur à sels fondus


les secrets du réacteur à sels fondus


« Victor Ignatiev ( Physicien à l'institut de Kurchatov ( moscou )

« Le réacteur à sels fondus au Thorium Coche toutes les cases de garanties de Sûreté »   

« Madame Merle-Lucotte Elsa du laboratoire de physique subatomique et de Cosmologie  ( LPSC ) de Grenoble :

Ce dispositif permet d'adapter sans cesse la quantité de combustible présent dans le circuit, alors que le coeur de nos réacteurs actuels doit contenir dès le départ une énorme réserve de Réactivité....

Réactivité ( et sa lointaine cousine volonté ) , c'est sans doute ce qui manque encore aujourd'hui et même avec un Fukushima dans le circuit.


Comme évoqué ci-dessus, les recommandations de l'ASN seront nécessairement coûteuse et pas effectif avant 2018, et s'il y a investissement massif à réaliser c'est bien sur l'avenir de nouvelles centrales, il y a d'ailleurs d'autres types centrales que le projet de réacteur à sels fondus (RSF) à base de Thorium, comme :

les 6 projets alternatifs au nucléaire

–  Réacteur rapide refroidi au sodium (RNR-Na)
–  Réacteur rapide refroidi au gaz (RNR-G)
–  Réacteur à très haute température (RTHT)
–  Réacteur refroidi `a l’eau supercritique (RESC)
–  Réacteur rapide refroidi au plomb (RNR-Pb)


Pourcentage des inventions climat brevetées dans le monde


les exemples sont donc assez nombreux , et en ces temps de made in French addict il serait sûrement judicieux de porter en travaux un prototype à titre expérimentale....pour l'heure depuis le 25 janvier 2011 c'est la Chine ( l'académie des sciences de Shangai a lancé un programme de 250 millions de $ sur un concept à base de Thorium ) qui mise sur ce concept car l'expansion économique de ce pays apporte une grande demande de consommation en électricité, l'origine d'exploitation était essentiellement tournée vers la production de charbon, mais pour des questions d'environnements et par souci de préserver les ressources en charbon, en gaz, et d'hydraulique, la question du nucléaire fut porter comme une évidence pour alimenter les besoins des 1.2 milliards d'habitants, le développement de plusieurs centrales sont donc en cours, comme la centrale de Qinshan qui aujourd'hui évolue dans sa troisième phase. 

Cycles uranium et thorium en réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium
Cycles uranium et thorium en réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium


L'Inde également ( 1 2 3 ) qui bénéficie d'un grand potentiel de ressource et possède une expérience grâce à son programme de développement du nucléaire, l'intérêt du Thorium pour l'Inde est évident puisque la ressource est abondant, la seconde raison c'est que ce pays est obligé d'acheter de l'uranium à l'étranger pour faire face à des périodes de pénuries comme en 2008 ( lien Pdf IFRI page 17 ),  la Suède en 2010 a également entrepris  le concept d'une quatrième génération de réacteur au plomb ( pouvant  ouvrir la voie au Thorium ou Plutonium )  dans le cadre de son renouvellement de parc nucléaire, peut-être également pourrait-on voir apparaître un projet européen ( comme le Projet European Fast Reactor (EFR) réunissant plusieurs sociétés de différents pays et permettant la réalisation d’un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium ) misant sur un futur développement de politique énergétique, inspiré du projet Desertec exploitant l'énergie solaire situé au Maroc et alimentant une partie de l'Europe, un programme de financement Européen pour développer le futur de l'électricité nucléaire à base de Thorium, garantissant pour les générations futures et les citoyens européens une indépendance énergétique maîtrisé, « propre », sans souci de ressource, de sûreté, d'environnement, des centrales compatibles développement durable.

part du nucléaire dans la production d'électricité en Europe


L'EPR ( 1600 MW ) : présente t-il un intérêt ?

En partant du principe assez basique que ces types de réacteurs sont dans la lignée de ces prédécesseurs tout en sachant que ceux-ci présente une architecture aux lacunes évidentes et souvent décriées, ont peut toujours se poser la question du développement et du financement de tel projet. 
Un exemple :
Les gaines entourant le combustible du « nouveau réacteur » sont toujours en Zirconium....matériau bien connu pour sa fabuleuse capacité à aggraver la situation en cas de panne du refroidissement du coeur


Le super Phénix prendra t-il son envol ?

Nom de code Astrid, sa construction doit débuter en théorie en 2017 dans le Gard, le super Phénix – réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium – est issue d'une technologie ne présentant pas toute les garanties en terme de sécurité et de sûreté, condition à priori sine qua non pour développer de tel projet.

La France actuellement n'est pas la seule à vouloir développer ce projet ( Chine, Angleterre, Russie, Inde, Japon..) basé sur cette idée, celle-ci a d'ailleurs fait l'objet de nombreux incidents, notamment le réacteurs Français Phénix ( entre 1989 et 1990 le réacteur connu 4 arrêts d'urgence automatique ) , les prototypes PFR ( UK ) et Monju ( japon ) tellement performant qu'il a du être arrêter durant 15 ans.

Pourquoi ce super Phénix ( astrid ) présente t-il autant de risque ?

La réponse se trouve sans doute là :

« Jean Couturier Directeur adjoint de la sûreté des réacteurs à l'IRSN : Si son combustible perd le contact avec le sodium dans lequel il baigne ( à la suite d'une bulle de gaz, d'une fuite ) la réaction en chaine s'accélère – à l'inverse des réacteurs actuels qui eux s'éteignent »

En sommes le Sodium brulant à l'air libre il réagit violemment au contact de l'eau, ceci ajoute donc un risque chimique au risque nucléaire.


L'électricité nucléaire en chiffres : 

432 unités nucléaires réparties en centrales – 83 %  sont des réacteurs à eau légère ( pressurisée ou bouillante ) dans les 30 pays nucléarisés 27 en possèdent un

la France et la filière électronucléaire  :
2% de la richesse national ( 33,5 milliards d'euros )
58 réacteurs à eau pour un investissement de 77 milliards d'euros
La France a produit en 2010 410 millions de MWh d'électricité (ou 410.000 GWh) avec le nucléaire  
La France est au deuxième rang mondial, derrière les Etats-Unis  et devant le Japon
La France est avec 74,8% de son électricité obtenue grâce à la fission de l'atome, le pays le plus dépendant
de ce type de production
Avec 19 centrales et 58 réacteurs, la capacité totale du parc nucléaire français est de 63.000 MW (unité de puissance, à différencier du MWh, une unité de production)
Aux Etats-Unis, la part du nucléaire est inférieure à 20%
Le prix du kWh en France pour les particuliers (9,94 centimes d'euro)
La moyenne des 27 membres de l'Union est de 12,75 centimes d'euro.
La facture d'électricité moyenne pour un ménage est de 450 euros par an en France, contre 850 euros en Allemagne

Bilan électrique français

répartition de la consommation d'énergie primaire
part de renouvelables dans la production électrique















Répartition des différentes sources d'énergies utilisées pour fournir de l'électricité





















Le coût  la sortie du nucléaire : les batailles des chiffres

Nous sommes aujourd'hui face à de nombreux scénarios, les nombreuses études, orientées ou pas, montrent que le coût sera forcément élevé, l'étude de la cour des comptes rendra son rapport le 31 janvier 2011, celle-ci nous donnera peut-être une meilleure indication de l'état des coûts de construction, de maintenance, de démantèlement, de recherche, d'exploitations,  etc...


La tribune : Nucléaire le rapport qui va jeter le trouble dans la campagne



Dans l'immédiat moultes études ou avis avancent des hauteurs de chiffres qui vont de 750 milliards à 220 milliards ( pour une sortie total du nucléaire ) 750 milliards c'est ce qu'avance prudemment l'article du Figaro, nous passons à 430 milliards avec une estimation ( suivant les scénarios ) de UFE, puis nous fleurtons avec les 400 milliards, c'est en tout cas le chiffre que nous dit Monsieur Henri Proglio, ensuite par l'intermédiaire de Global Chance, l'étude fait des estimations oscillant entre  394,8 et 430,5 milliards d'euros pour une sortie total du nucléaire en 2031, là maintenant nous allons naviguez vers les 220 milliards d'euros pour une étude des échos - Institut montaigne ( pour une sortie totale de l'atome )  et de 125 milliards d'euros pour le scénario d'une sortie partielle visant le mix énergétique à 50 % au lieu de 80 % actuellement.
Bref c'est quand même le dawa.


thorium the next generation of nuclear power
L'accord programmatique signé entre le PS et EE-les verts prévoyant de fermer 24 réacteurs sur 58 est une bonne nouvelle, mais il reste néanmoins la nécessité d'une part de le chiffrer et de l'autre de développer une nouvelle ère du nucléaire, le combustible au Thorium 232 semble remplir toutes les conditions pour garantir un développement "sain" de l'électricité nucléaire, nettement plus sain ( dans le sens large du terme ) que nos centrales actuelles


Alexis de Tocqueville [ il faut une science politique nouvelle à un monde tout nouveau ]



Sources et liens :

Exemple et explication video du Reacteur de type IV

 

Thorium Remix 2009 


LFTR in 5 Minutes - THORIUM REMIX 2011




Thorium Energy Future



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