lundi 9 février 2015

Le Thorium: une réponse aux besoins énergétiques futurs ?

L'énergie nucléaire fait l'objet de nombreux débats. S'il est vrai qu'il s'agit d'une source d'électricité importante dont les émissions de CO2 sont réduites, les risques qui en découlent sont régulièrement dénoncés: possible utilisation pour la production d'armes nucléaires, risques de catastrophes et impossibilité de traiter les déchets radioactifs.

Le thorium, un composé radioactif, a été découvert en 1828 par le chimiste suédois Jons Jakob Berzelius. Il fut baptisé après Thor, le dieu nordique du tonnerre. On en trouve de nombreuses traces dans la roche. Sa densité énergétique est deux cent fois plus importante en moyenne que celle de l'uranium.

Pourtant, une solution alternative à l'utilisation de l'uranium et du plutonium a été découverte dès les années 1960. En 1973, les Etats-Unis mirent en place un programme visant l'emploi du thorium. Cependant, celui-ci fut annulé quelques années plus tard pour une raison simple: il n'est pas possible de créer des armes nucléaires à partir du thorium. Ainsi, le thorium ne pouvait répondre aux besoins inhérents à la situation géopolitique de l'époque: les enjeux de la Guerre Froide et la nucléarisation massive des deux super-puissances qui s'opposaient.

Toutefois, les besoins actuels des différents Etats sont aujourd'hui différents. Les réacteurs nucléaires actuels sont en fin de vie et les nations ont tendance à s'inquiéter de la prolifération de l'armement nucléaire. Ainsi, le thorium apparait comme une alternative viable pour certains. 

L'isotope étudié pour la conception de réacteur à thorium est le Th-232. Le fonctionnement d'un réacteur à thorium serait comme suit: l'isotope Th-232 est placé dans le réacteur, puis bombardé par un rayon de neutrons. En incorporant des neutrons, le Th-232 se transforme en Th-233, un isotope plus lourd dont la durée de vie est plus courte. En conséquence, il se dégrade rapidement en protactinium-233, avant de se transformer une nouvelle fois en U-233. Ce dernier isotope ( uranium ) réside dans le réacteur où il génère une chaleur importante pouvant être convertie en électricité, comme c'est le cas pour les centrales nucléaires actuelles. 

Source image: http://blogs.discovermagazine.com/crux/2015/01/16/thorium-future-nuclear-energy/#.VNmwIPnF84o
Ci-dessus, un plan expérimental de réacteur à thorium.


Le principal avantage du réacteur à thorium est que son fonctionnement peut être arrêté immédiatement si la production de chaleur devient incontrôlable. En effet, il suffit de faire cesser l'émission du rayon de neutron pour que la création d'uranium stoppe et que la température diminue. Il s'agit là d'une réduction de risque de catastrophe nucléaire considérable.

De plus, un tel réacteur aurait la particularité de produire moins de déchets nucléaires. Cependant, les estimations ne convergent pas forcément: les Etats-Unis estiment que la production de déchets serait cent fois inférieure à celle du nucléaire traditionnel, tandis que les chercheurs chinois ont annoncé qu'elle serait en fait mille fois inférieure. 

Les attraits du thorium ne se limitent pas qu'à ces deux points. Il serait en effet trois fois plus présent sur terre que l'uranium et, contrairement à ce dernier, pourrait être extrait à partir de mines à ciel ouvert, limitant les besoins de forage et diminuant donc les coûts et les risques pour les mineurs. 

En réaction à ces découvertes, la Chine a notamment annoncé qu'elle comptait inaugurer son premier réacteur à thorium d'ici dix ans. L'Inde, dont les réserves de thorium sont parmi les plus importantes du monde, s'est également lancée dans cette voie. Son premier prototype devrait d'ailleurs voir le jour l'année prochaine, bien que son rendemment énergétique sera quatre fois moindre que les réacteurs nucléaires actuels. D'autres nations sont également en train de mener des recherches sur cette source d'énergie, telle que le Royaume-Uni, l'Allemagne, le Japon, la Norvège et Israël.

Cependant, le thorium ne présenterait pas que des avantages. En effet, il pourrait potentiellement relâcher plus de neutrons dans l'environnement que les centrales nucléaires actuelles, et les effets d'une telle occurrence ne sont pas encore clairement identifiés. Si tel est le cas, il faudra mieux protéger les travailleurs car les risques d'irradiation pourraient s'avérer plus importants. 

Sources:
-http://blogs.discovermagazine.com/crux/2015/01/16/thorium-future-nuclear-energy/#.VNmwIPnF84o
-http://www.pocket-lint.com/news/129913-world-s-first-thorium-reactor-ready-to-be-built-for-cheaper-safer-nuclear-energy
-http://www.greentechmedia.com/articles/read/Thorium-Reactors-Nuclear-Redemption-or-Nuclear-Hazard
-http://singularityhub.com/2012/12/11/norway-begins-four-year-test-of-thorium-nuclear-reactor/




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