Le thorium, matière première, est de plus en plus en vue comme substitut écologique de l'uranium.
Le thorium est annoncé par les partisans comme "la plus grande percée énergétique depuis l'incendie". Le thorium n'est pas une toute nouvelle découverte :des expériences ont été faites avec ce métal depuis les années 1960.
'Énergie nucléaire? Non, merci." Des macarons et des autocollants avec ce texte ornaient les cartables et les manteaux des élèves et étudiants de gauche dans les années 1970 et 1980. Les centrales nucléaires étaient taboues, surtout après les effondrements de Three Miles Island (Harrisburg) en 1979, de Tchernobyl en 1986 et de Fukushima en 2011. Toutes les centrales nucléaires ont dû être fermées pour éviter les catastrophes. Les gouvernements des Pays-Bas et de Belgique étaient sous pression et ont en effet décidé de se retirer progressivement. Mais ensuite, le réchauffement climatique dû aux gaz à effet de serre est venu à l'ordre du jour politique. L'énergie nucléaire ne fournit pas de CO2 et en tire donc, par exemple, des centrales électriques au charbon. Cela explique l'attention renouvelée. 'Énergie nucléaire? Oui, s'il vous plaît », pourrait bien devenir le nouveau slogan.
Mais les nouvelles centrales nucléaires à base d'uranium présentent pas mal d'inconvénients. Pensez aux déchets radioactifs, sous forme de plutonium, qui doivent être stockés en toute sécurité dans des bunkers en béton pendant des dizaines de milliers d'années. Autre gros problème :les armes nucléaires peuvent être fabriquées à partir du sous-produit de l'énergie atomique. C'est pourquoi l'Occident devient si nerveux à propos des programmes nucléaires de la Corée du Nord et de l'Iran.
Tous ces risques peuvent être évités en utilisant du thorium à la place de l'uranium. Ce métal blanc argenté a été découvert en 1828 par le Suédois Jons Berzelius. Il a nommé l'élément d'après Thor, le dieu nordique du tonnerre. Dans le tableau périodique, il se trouve dans la rangée du bas à côté d'autres substances radioactives telles que l'uranium et le plutonium, connues sous le nom chimique collectif d'actinides ou de métaux terrestres. Le thorium est légèrement radioactif et a une demi-vie élevée. Vous pouvez facilement en mettre un paquet dans votre poche.
Les actinides ont une densité extrêmement élevée, car leurs noyaux contiennent de nombreux neutrons et protons. Le comportement bizarre de ces noyaux est un grand miracle. À des intervalles de quelques millisecondes à des centaines d'années, ces noyaux changent et se désintègrent en éléments plus stables. Si vous réunissez suffisamment de ces atomes, les noyaux se transforment en une puissante bombe énergétique. Cela ressemble à un jeu de billard en 3D. Le noyau de l'atome forme un groupe de boules au centre. Tirez sur la boule blanche, un neutron, et les autres boules voleront dans toutes les directions. La même chose se produit avec des milliards de clusters de base. Les balles frappées par l'impact initial éclatent dans les grappes voisines, se dispersant à nouveau, et ainsi de suite. Voilà :une réaction nucléaire en chaîne.
Dans les collisions incontrôlées, l'enfer se déchaîne et vous obtenez une explosion nucléaire. Mais dans des conditions contrôlées, comme dans un réacteur nucléaire, de l'énergie utilisable est créée. Les grappes centrales entrent en collision et créent de la chaleur. Si vous permettez à l'eau de passer à travers cela, de la vapeur est créée qui fait tourner une turbine et de cette façon vous obtenez de l'électricité. Un réacteur nucléaire peut être vu comme une énorme bouilloire, où de la vapeur est créée qui entraîne un générateur.
Dans tous les réacteurs commerciaux existants, l'uranium est utilisé comme "démarreur", qui doit d'abord être enrichi. Le thorium n'a pas ce problème et ne laisse aucun déchet nucléaire dangereux. Carlos Rubbia, lauréat du prix Nobel et ancien directeur de l'accélérateur de particules CERN à Genève, a calculé qu'une centrale au thorium est trois fois moins chère qu'une centrale au charbon et cinq fois moins chère qu'une centrale au gaz naturel. De plus, l'uranium est fini tandis que le thorium est abondant dans le monde entier dans le sable, les roches et les pierres (voir tableau). Un total de 4,4 millions de tonnes. Mais tout ne peut pas être gagné à un prix raisonnable. Il y a environ 2,6 millions de tonnes de thorium récupérable commercialement, à 80 USD le kilo. Les principales sources de thorium sont les minéraux thorite, thorianite et monazite. La moitié d'entre eux se trouvent en Inde. Les États-Unis, l'Australie et la Turquie disposent également d'importantes réserves dans leur sous-sol. Un gramme de thorium produit la même quantité d'énergie que celle qui est libérée lorsque 2 500 litres d'essence sont brûlés. Selon Jan Leen Kloosterman, professeur d'énergie nucléaire à la TU Delft, il y a suffisamment de thorium pour assurer la consommation mondiale d'électricité pendant des dizaines de milliers d'années.
Néanmoins, dans les années 1950, les usines de thorium n'étaient pas largement choisies. Raison :La guerre froide entre les États-Unis et la Russie. Washington a délibérément choisi l'uranium car le plutonium ainsi produit pourrait être utilisé pour le développement d'armes nucléaires. L'industrie des armes nucléaires a bloqué la poursuite du développement des usines de thorium.
Les centrales nucléaires conventionnelles ont reçu une incitation supplémentaire lorsque les Arabes ont menacé de fermer le robinet de pétrole en 1973. L'Occident menaçait de manquer de pétrole. Aux Pays-Bas et en Belgique, cela s'est traduit par une campagne amusante :le dimanche sans voiture. Mais aux États-Unis, ce fut le signal de départ pour la construction de pas moins de 41 nouveaux réacteurs nucléaires.
Dans le monde, 450 réacteurs nucléaires seront opérationnels le 1er janvier 2019 ( Ensemble, ils produisent un dixième de toute l'électricité. Les États-Unis sont en tête avec 98 réacteurs, la France est en tête en Europe avec 58. Le pays tire les trois quarts de son énergie de la fission nucléaire.Après la catastrophe de Fukushima, l'Allemagne a décidé de fermer les 17 réacteurs nucléaires d'ici 2022 au plus tard57. des centrales nucléaires sont en construction dans le monde. Pour 337 autres projets avancés, le développement semble imparable (données de l'Institut de l'énergie nucléaire).
Il existe un lobby mondial pour faire fonctionner les nouvelles centrales au thorium.La force motrice derrière depuis 2000 est Kirk Sorensen, alors jeune ingénieur à l'agence spatiale américaine NASA et maintenant employé par Teledyne Brown Engineering à Huntsville, Alabama où il développe de nouveaux systèmes énergétiques.
Il est convaincu que le thorium est la solution au problème énergétique et dirige le blog Energy From Thorium. Un groupe d'ingénieurs techniques, de scientifiques nucléaires et de chercheurs discutent entre eux dans le forum de ce site. Le blog est devenu une plate-forme ouverte pour faire revivre une technologie énergétique perdue depuis longtemps en utilisant de nouvelles techniques.
L'idée d'une énergie nucléaire sans déchets radioactifs à longue durée de vie, sans risque de détonation et sans matière résiduelle construire des armes nucléaires gagne de plus en plus d'éloges en politique. Après tout, la menace du danger rouge est passée, la guerre froide a vingt ans derrière nous. La course aux armements a pris fin et l'industrie de l'armement nucléaire est au bord du gouffre. Les usines de thorium sont à nouveau étudiées dans de nombreux pays, comme la Russie, les États-Unis, l'Allemagne, la Grande-Bretagne, ainsi que le Japon et la Chine. Il existe dans le monde entier des plans sérieux pour la construction d'usines complètes de thorium. Les pays les plus avancés sont l'Inde et la Chine. † En Inde, un prototype d'une capacité de 500 MW est actuellement en construction à Kalpakkam dans la province de Madras. La Chine investit également dans un prototype à Shanghai.
Dès les années 1950, le réacteur au thorium a été conçu par Alvin Radkowsky, chef du programme nucléaire de l'US Navy. En 1958, Alvin Weinberg du Oak Ridge National Lab, qui est sous l'autorité du Département de l'énergie des États-Unis, a décrit plusieurs types de réacteurs au thorium. Un réacteur à uranium existant est assez facile à convertir en une forme intermédiaire d'un réacteur à thorium. Cela peut être comparé au passage de l'essence avec à l'essence sans plomb.
Le plus courant est le réacteur à sels fondus. Dans ce cas, le thorium est introduit dans le réacteur sous forme de fluorure ou de sel. Le sel est liquide à haute température et solide à température ambiante. La réaction est déclenchée en faisant en sorte que le thorium absorbe un neutron, en utilisant une petite quantité d'uranium-233. Le Th-232 devient Th-233, qui se désintègre rapidement en protactinium-233. Au fil du temps, celui-ci se désintègre en uranium-233. Ce sel U-233 est filtré chimiquement de la soupe et pompé à travers un tuyau au centre du récipient. C'est là que la séparation a lieu et que la plus grande quantité d'énergie est libérée. Parce que le sel se solidifie à des températures plus basses, la protection du réacteur est relativement simple. Le baril est en contact avec un baril refroidi passivement dans la cave. Une partie du pipeline menant à ce réservoir de décharge est activement refroidie. Le sel s'est solidifié dans le tuyau et ne peut donc pas s'écouler. Si l'électricité s'éteint, le refroidisseur de ce tuyau s'éteint également. Le truc fond lentement et la soupe se vide dans le réservoir de décharge. Là, il refroidit et se solidifie à nouveau. Sous forme solide, l'absorption des neutrons diminue fortement et la réaction en chaîne s'arrête.
Cependant, il faudra encore plusieurs décennies avant qu'il y ait réellement des réacteurs au thorium en exploitation commerciale. L'attente la plus optimiste est 2050. Selon le professeur Kloosterman, on manque encore de connaissances sur le comportement du sel qui traverse le système à des températures de 700 à 800 degrés C et sur l'interaction entre le sel et les matériaux du réacteur. . La recherche comprend la chimie pour purifier le sel et contrôler la composition du sel. Nouveaux matériaux capables de résister aux sels fluorés agressifs à haute température et dans un champ de rayonnement intense. Et des analyses de sûreté avancées d'un système dans lequel le liquide de refroidissement et le combustible nucléaire forment ensemble un milieu qui doit pouvoir se dilater et s'écouler librement.
Cette tâche nécessite plusieurs milliards de dollars de financement de la recherche et, à condition que le budget soit disponible et actuellement insuffisant, des décennies d'études. C'est pourquoi il serait peut-être plus judicieux de se concentrer sur d'autres alternatives neutres en CO2 qui font déjà plus que prouver leurs services, comme l'énergie éolienne et solaire.
