Thorium vs Uranium

Un autre nucléaire est possible

 

thorium1Il y a un an déjà, les bonnes consciences clamaient haut et fort qu’il y aurait résolument « un avant et un après Fukushima », que la campagne présidentielle ne pourrait faire l’impasse sur la question nucléaire, question qui deviendrait peut-être même la principale question clivante du débat politique. Mais, malgré la semi-effervescence médiatique au moment de la date anniversaire de la catastrophe, le 11 mars dernier, force est de constater que les éléments de la réflexion n’ont pas encore véritablement été mis sur la table. Et lorsque le mensuel Sciences&Vie publiait récemment un gros dossier intitulé « Nucléaire : sans uranium, c’est possible », on aurait d’ailleurs pu s’attendre à davantage de réactions. D’autant plus que les propositions avancées sortent largement des sentiers battus et sont particulièrement réalistes. La solution pourtant déjà ancienne du nucléaire au thorium pourrait en effet préfigurer l’énergie nucléaire du futur, plus sûre, moins chère, plus efficace, moins proliférante, à condition qu’une volonté politique réoriente la recherche dans cette direction en y apportant les moyens financiers suffisants. Or, précisément, si les sentiers sont si profondément creusés dans le paysage politique actuel, c’est qu’il est bien difficile de faire évoluer les positions des uns et des autres, pro ou anti-nucléaire, arc-boutés sur leurs convictions dogmatiques. Faisons donc tomber les œillères et débattons enfin sérieusement.

 

Problèmes et reproches faits aux réacteurs classiques à eau préssurisée

Les principaux reproches faits aux centrales nucléaires de type REP (réacteur à eau pressurisée), utilisant de l’uranium comme combustible, sont :

- leur dangerosité en cas d’accident technique, d’attaque terroriste ou de catastrophe naturelle ;

- la manipulation, le traitement, le transport et le stockage de déchets radioactifs, dangereux sur des périodes très longues ;

- la limitation des ressources en uranium et notre dépendance à l’égard des filières d’approvisionnement, contrairement au mythe de l’indépendance énergétique par le nucléaire ;

- la complexité et le coût du démantèlement des centrales les plus anciennes dans les décennies à venir ;

- la prolifération du nucléaire militaire grâce à l’enrichissement de l’uranium.

 

Le thorium et les réacteurs à sels fondus

Thorium 2Or, contrairement aux apparences, cette technologie nucléaire à l’uranium n’est pas la seule solution envisageable.

Un autre nucléaire est possible : il a même déjà été développé il y a plus de 50 ans, et l’une des options potentielles a sérieusement été testée entre 1965 et 1969 par le Laboratoire National Américain de Oak Ridge, cœur du projet Manhattan ayant abouti à la conception et à la production des premières bombes atomiques dans les années 40. Il s’agit d’une technologie de réacteurs dits « à sels fondus » utilisant un autre actinide*, le thorium, en lieu et place de l’uranium.

*Actinides : terme générique qui désigne la série d’éléments possédant un numéro atomique entre 89 et 103 dans le tableau périodique des éléments : l’uranium et le plutonium en sont les plus connus.

Outre des ressources très abondantes, un procédé d’extraction moins polluant pour un minerai beaucoup moins dangereux, les réacteurs à sels fondus utilisant le thorium sont aussi plus rentables. Avec des risques très limités d’accident, de pollution et de prolifération nucléaire, aucune des trois catastrophes nucléaires majeures (Three Miles Island, Tchernobyl et Fukushima) ne serait arrivée, tout au moins avec des conséquences si dramatiques.

 

Pourquoi n’a-t-on pas fait ce choix dès les années 50 ?

A l’origine, les centrales actuelles n’ont été sélectionnées ni sur des critères de rendement, ni sur des critères de sûreté, ni sur des critères de sobriété en déchet, mais sur des critères militaires (production de plutonium). La solution au thorium n’aurait pas permis au nucléaire militaire de continuer à se développer. Or, en pleine guerre froide, la course aux armements battait son plein. L’uranium permettait de combiner nucléaire civil et militaire, ou plutôt de donner un prolongement civil au nucléaire militaire dont l’objectif reste la fabrication de bombes A puis H, mais aussi la propulsion nucléaire, notamment celle des sous-marins où la compacité dicte ses règles. Les scientifiques ont commencé à montrer la supériorité de l’option au thorium lorsque les premiers réacteurs à uranium entraient sur le marché, celle-ci n’a donc eu aucune chance de remporter l’adhésion. Les deux prototypes construits et testés à Oak Ridge sont d’ailleurs arrêtés en 1973 avec l’assèchement des crédits, faute d’intérêt militaire suffisant, au regard des possibilités de l’uranium dans ce domaine.

 

Pourquoi cet autre nucléaire n’est-il pas davantage médiatisé ?

La portée médiatique d’une telle solution est réduite à la portion congrue, c’est un fait.

Pourtant le CEA (commissariat à l’énergie atomique), l’IPN (institut de physique nucléaire), ainsi que le CNRS (centre nationale de recherche scientifique) travaillent sur le sujet depuis des années.

Le Club ’’Génération IV’’ regroupant les pays possédant la technologie nucléaire travaille sur la mise au point des réacteurs de 4ème génération. La France, plus en pointe sur les technologies ADS (réacteur piloté par accélérateur de particules) et l’amélioration des moyens de refroidissement des REP en utilisant le sodium liquide, a moins investi dans la recherche sur les centrales au thorium.

Quoiqu’il en soit, aucun parti politique, aucun candidat à la présidentielle ne mise sur cette solution, alors que l’on avait affirmé, après le 11 mars 2011 à Fukushima, que le nucléaire s’était invité dans la campagne présidentielle de façon inexpugnable.

 

Pourquoi un tel silence politique ?

- Le lobby nucléaire n'entend pas faire des investissements massifs sur un autre procédé, même s'il fonctionne... puisque ce qui existe fonctionne, même s’il est plus instable et plus dangereux.

- Par dogmatisme, les anti-nucléaires n'arrivent pas à parler positivement du nucléaire et à envisager un autre nucléaire.

- Le lobby des énergies dites renouvelables n'a pas intérêt à en parler et risquer de se couper l’herbe sous les pieds (l’un ne devrait pourtant pas empêcher l’autre).

Il est donc temps de faire bouger les lignes.

 

Quels avantages à développer des centrales au thorium ?

- Le thorium est un élément plus stable dont le procédé d’extraction est moins polluant que celui de l’uranium.

- Les ressources en thorium sont immenses (estimées à 4,4 millions de tonnes facilement exploitables) et nous en avons en France. Le thorium est un sous-produit inexploité de la monazite, elle-même sous-produit du minerai de titane.

- Le minerai de thorium est entièrement utilisable, alors que l’uranium 235 des réacteurs actuels représente seulement 0,7% de l’uranium extrait dans les mines.

- Les déchets sont beaucoup moins nombreux, moins dangereux et pour la plupart retraitables sur place, à l’échelle de la vie humaine. Le thorium produit jusqu’à 10 000 fois moins de ces éléments « transuraniens » dont la dangerosité dépasse les 100 000 ans. Après 500 ans, les autres déchets peuvent être traités comme les cendres issues de la combustion du charbon.

- Un réacteur au thorium permet de recycler une grande partie des déchets et même ceux des centrales actuelles.

- Le système est plus simple à gérer : il n’y a pas besoin de le garder sous pression, contrairement aux centrales actuelles (à 155 bars), la pression ambiante suffit.

- Le cœur ne peut pas s’emballer, la quantité de combustible étant ajustée au fur et à mesure des besoins, à l’inverse d’un cœur classique qui concentre 100t de matière fissile.

- La question du refroidissement en cas de panne est résolue : en cas d’arrêt d’urgence, le combustible est automatiquement vidangé par gravité dans des réservoirs pour évacuer la chaleur, grâce à un système de bouchons en sels solidifiés. Le cœur ne peut entrer en fusion et les drames de Fukushima, Three Mile Island ou Tchernobyl auraient été circonscrits.

- Le rendement d’une centrale au thorium est plus élevé, de 40% contre 35% actuellement.

- La technologie a déjà été validée dans les années 60, à l’inverse des ADS (Accelerator Driven System) qui n’ont encore jamais été construits, ou encore de la fusion nucléaire qui en est encore au stade de la recherche fondamentale.

- Des centrales nucléaires plus sûres entraînent logiquement une diminution du risque d’être prises comme cibles stratégiques.

- Le risque de prolifération militaire est très amoindri, les déchets étant beaucoup moins pratiques et plus dangereux pour l’usage militaire (dont la technologie est déjà difficile à maîtriser aujourd’hui).

- Il n’y aurait donc moins d'ambiguïté entre nucléaire civil et nucléaire militaire, ce qui priverait d’arguments les gouvernements qui jouent double jeu : un programme nucléaire civil aura du mal à justifier l’emploi de l’uranium si la filière thorium est opérationnelle, sans immédiatement dévoiler ses arrière-pensées.

- De telles centrales sont possibles à l’horizon 2025 ou 2030, si une ferme volonté politique se manifeste.

- La France conserverait une marge d’innovation en matière nucléaire, mais le temps presse, nombreux sont les pays qui ont déjà entamé le processus de développement des centrales au thorium (notamment l’Inde et la Chine).

- Les coûts de construction seraient sans doute moins élevés puisque les systèmes de sécurité seront moins nombreux et l’entretien plus facile. Il est d’ailleurs aussi possible de construire de petits réacteurs, sur une surface au sol très réduite.

- Comme pour les centrales actuelles, il n’y a aucune production de gaz à effet de serre.

 

Quels sont les obstacles au développement de cette technologie ?

Si le principe de fonctionnement en est acté et des essais sont déjà réalisés, il manque encore des éléments permettant de donner à cette technologie des gages sur le long terme, notamment  par la conception de cuves résistantes à l’importante corrosion de la solution de sels fondus.

Il reste aussi des problèmes de radioprotection dans les centres de production du combustible, qui peuvent être aujourd’hui résolus par la robotique et la télé-manipulation.

Il faut encore mener des études de sécurité qui ne laisseraient rien au hasard, même si les enjeux sécuritaires sont différents.

Bref, rien d’insurmontable sur le plan technique, même si c’est tout le spectre des scénarios d’accident qui doit être redéfini, ce qui ne se fera pas en un clin d’œil.

Mais ce qui manque surtout, c’est la volonté politique, donc le pilotage et le financement d’un tel projet, au-delà des lobbies institués, sachant que de telles centrales pourraient commencer à remplacer notre parc nucléaire actuel à l’horizon 2025 – 2030.

Déjà le Japon, les Etats-Unis, et plus particulièrement l’Inde richement dotée en minerai (un quart des réserves mondiales) ou encore la Chine (l’académie de Shanghai vient de lancer il y a un an un vaste programme de 250 millions de dollars sur ce concept), se penchent sérieusement sur cette solution, avec des projets de mise en œuvre dans les vingt prochaines années.

Notre maîtrise du nucléaire est une force à l’échelle de la planète. C’est aussi, de ce fait, une grande faiblesse si, par une colossale inertie, elle nous enferme dans des dogmes qui, un jour ou l’autre, finiront par être éculés.

Nous devons donc réagir rapidement si nous ne voulons pas être distancés dans l’un des secteurs d’excellence de notre pays.

 

Conclusion

A l’heure de Fukushima et du réchauffement climatique, à l’heure aussi du réveil de nouvelles puissances émergeantes ou émergées, à l’heure encore du traité de non-prolifération nucléaire, les centrales au thorium sont une réponse sérieuse et argumentée à la problématique de l’énergie.

Lorsqu’en 1670, s’élevant au-dessus des intérêts particuliers, Jean-Baptiste Colbert faisait réaménager la fameuse forêt de Tronçay en futaie de chênes pour fournir à l’industrie navale de quoi doter la France de la plus puissante marine d’Europe, il savait bien que, du fait de la lente croissance de l’arbre, il ne verrait pas, de son vivant, le fruit de sa décision.

C’est là le modèle même de l’homme d’Etat, stratège de l’avenir, capable de se projeter dans le long terme, au service de l’intérêt général.

C’est d’une telle décision dont nous avons besoin aujourd’hui dans le domaine du nucléaire.

L’intendance suivra.

 

Pour aller plus loin

Science&Vie (novembre 2011) – « Nucléaire. Sans uranium, c’est possible », pp.60 à 79

CNRS, « Sels fondus et thorium : avenir du nucléaire ? »

CNRS, Programme sur l’aval du cycle électronucléaire (PACE)

Commissariat à l’Energie Atomique, Nucléaire du futur. Les autres voies. Le cycle thorium.

Institut de Physique Nucléaire d’Orsay, Etudes de systèmes innovants pour le nucléaire du futur

 « Nucléaire : arrêtons Iter, ce réacteur hors de prix et inutilisable », tribune de Georges CHARPAK, prix Nobel de physique, Jacques TREINER, professeur émérite à l’université Pierre-et-Marie-Curie de Paris, Sébastien BALIBAR, directeur de recherche au CNRS

 « Vers le thorium », entretien avec Daniel Heuer, physicien nucléaire

« L’atome vert. Le thorium, un nucléaire pour le développement durable » de Jean-Christophe de Mestral, éditions Favre - novembre 2011

World Nuclear association

Société Chimique de France


« L’avantage essentiel, c’est la sûreté. C’est le seul type de réacteur régénérateur dont tous les coefficients de contre-réaction sont négatifs, c’est-à-dire que, quelle que soit la situation, il va forcément se retrouver dans une situation stable. Si vraiment il y a un problème, il va s’arrêter de lui-même ». Denis Heuer, physicien nucléaire, responsable du groupe physique des réacteurs nucléaires au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie de Grenoble (mars 2011).

« Le réacteur à sels fondus au thorium coche toutes les cases de garanties de sûreté ». Victor Ignatiev, physicien à l’Institut Kurchatov de Moscou

 « Il me semble que l’industrie nucléaire a cessé de réfléchir depuis longtemps ». Jacques Repusard, directeur de l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN)

 « L’inertie du système est telle qu’il faudra trouver une avantage décisif pour dévier notre paquebot de sa trajectoire ». Bertrand Barré, conseiller scientifique d’Aréva