Chercheurs français et suisses défendent le thorium pour le nucléaire du futur

Alors qu’en France, l’accord conclu entre les écologistes et le PS annonce qu’ « aucun nouveau projet de réacteur sera initié », affichant incompétence verte et opportunisme « socialiste », en Suisse, le Conseil des Etats, tout en décidant la sortie du nucléaire actuel, n’a pas fermé la porte à la recherche en vue d’un « nucléaire durable ».

C’est peut-être en partie grâce à l’initiative courageuse de Jean-Christophe de Mestral qui, pour faire avancer le dossier au niveau politique, vient de publier aux Editions Favre L’atome vert – Le thorium, un nucléaire pour le développement durable.

Dans un entretien avec L’illustré, ce physicien, administrateur de sociétés industrielles et membre de la municipalité d’Aubonne (VD), estime que, vu les avantages potentiels des réacteurs à sels fondus utilisant le thorium, « il n’était pas logique de prendre des décisions sans tenir compte d’une solution industrielle aussi prometteuse. »

D’ailleurs, un article récent paru dans The Telegraph n’affirme-t-il pas que, si Obama lançait le thorium maintenant, les Etats-Unis pourraient se passer du charbon dans vingt ans. « Et je n’ai pas encore rencontré un scientifique disant que cette piste était illusoire. La Chine et l’Inde ont par ailleurs pris la décision de se lancer dans cette filière. »

Face aux besoins d’énergie pour une population mondiale en hausse, cet écologiste dans l’âme reconnait que « le solaire reste une énergie d’appoint, à rendement faible, qu’on ne peut pas utiliser comme ruban énergétique de base et qui a potentiellement l’inconvénient de déstabiliser le réseau au-delà d’une quantité critique de cellules photovoltaïques. Je ne pense pas que l’on s’en sortira sans centrales à gaz ou au charbon, (…) Le thorium me semble donc plus que jamais une piste à explorer. »

Parmi les atouts, en premier lieu « des réserves pour 10 000 ans au moins ». Ensuite : « des déchets bien plus simples à gérer ; un risque zéro de fusion du réacteur et donc d’accident majeur ; une capacité à incinérer les déchets de longue durée du nucléaire actuel et du nucléaire militaire. »

Interrogé sur pourquoi une telle merveille technologique n’a jamais vu le jour, il rappelle qu’il a fallu « choisir entre l’uranium et le thorium. Les militaires avaient eu leur mot à dire en pleine guerre froide. Et c’est la filière uranium qui a été choisie, car c’est elle qui permet de développer des armes nucléaires aisément. »

De Mestral souligne également les énormes avantages d’une sécurité intrinsèque d’une telle technologie : « Prenons les deux types de réacteurs (imaginés pour fonctionner au thorium). Le Rubbiatron, tout d’abord. Son cœur fonctionne de manière sous-critique, ce qui signifie que, si l’on tire la prise de l’accélérateur de particules nécessaire à l’entretien de la réaction en chaîne, ou qu’on dévie son faisceau de protons, la réaction cesse immédiatement. Le cœur du réacteur, une masse de plomb fondu dans lequel se trouve le thorium, se refroidit et finit par se solidifier, ce qui n’est pas un problème. Le deuxième type de réacteur, celui dit à sels fondus, a un cœur déjà liquide. En cas d’augmentation de chaleur, le nombre d’atomes fissionnés chaque seconde diminue. On dit que ce réacteur a un coefficient de réactivité à la température fortement négatif et, dans cette situation, le cœur devient sous-critique, donc sans risque d’explosion. »

France

En France, un article du Journal du CNRS rappelle que la France est à la pointe dans ce domaine. A Grenoble, au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (LPSC), une quinzaine de chercheurs du groupe de Physique des réacteurs dirigé par Roger Brissot, élabore des scénarios pour le nucléaire du futur et s’intéresse au réacteur à sels fondus associé au thorium.

Avant tout, pour les physiciens Jean-Marie Loiseaux et Daniel Heuer, afin de palier à l’épuisement des ressources fossiles, l’énergie nucléaire, qui actuellement ne satisfait que 7% des besoins d’énergie dans le monde, « devra représenter 25 % de la production mondiale d’énergie en 2050 soit sept à dix fois plus que sa valeur actuelle ».

Pour relever ce défi, les chercheurs avancent plusieurs solutions :

Premier scénario : la continuité du développement des réacteurs à eau pressurisée (REP) actuels, dont l’EPR est la dernière version, qui fonctionnent avec l’uranium enrichi comme combustible.

Problème : « Cela n’est pas compatible avec un développement durable, commente Daniel Heuer. En effet, les réserves de vingt millions de tonnes d’uranium dans la nature seraient totalement épuisées en quarante à soixante-dix ans. »

Par ailleurs, l’option REP génère des quantités considérables de plutonium et de déchets radioactifs : les actinides mineurs (américium, curium et neptunium) difficiles à recycler bien qu’on puisse en réduire partiellement la longévité grâce aux techniques dites de transmutation comme l’ambitionne le projet Myrrha en Belgique.

Deuxième scénario : le développement de réacteurs à neutrons rapides (RNR) « régénérateurs ou surgénérateurs » (type Super-phénix) qui utilisent comme combustible le plutonium produit par les réacteurs à eau pressurisée. Avantage : il produit plus de matière fissile qu’il n’en consomme. Ce scénario permettrait d’augmenter la production d’énergie sans pour autant atteindre raisonnablement la production requise pour 2050.

Troisième scénario : Comme les deux premiers scénarios ont leurs faiblesses, les chercheurs se sont penchés sur une nouvelle filière : les réacteurs à sels fondus (RSF) régénérateurs associés au cycle du thorium et un des 6 concepts retenus parmi les 140 pour les réacteurs nucléaires de IVe génération.

« Nous sommes partis sur l’idée simple, explique Jean-Marie Loiseaux, que la meilleure façon de gérer les déchets du nucléaire c’est d’en produire le moins possible. La filière du thorium est, dans ce sens, prometteuse. »

A la différence des autres réacteurs, les RSF utilisent un combustible dissous au sein d’un sel fluoré. Ce sel permet de « transporter la chaleur » et circule dans un cœur en graphite qui modère les neutrons et assure la criticité. Trois énormes avantages.

Tout d’abord, les RSF nécessitent dix fois moins de matière fissile pour démarrer que les RNR. Les actinides mineurs sont produits en quantité nettement moindre.

Et enfin, les produits de fission et les actinides qui restent peuvent être retraités en continu. À Orsay, des chercheurs de l’Institut de physique nucléaire se consacrent tout particulièrement à l’étude de ce mode de production.

La solution technique optimale, estiment les chercheurs, serait de faire appel à un REP utilisant partiellement du thorium au lieu de l’uranium. Un seul REP au thorium fournit pendant sa durée de vie (40 ans) de quoi démarrer quatre réacteurs à sels fondus. Mais aussi du plutonium pour les RNR si cette filière est aussi retenue pour ses performances d’une utilisation complète et optimisée du plutonium.

À quoi pourrait ressembler le nucléaire du futur ?

La solution serait donc de se diriger - pour 25 % des besoins mondiaux - vers un parc hétérogène de réacteurs nucléaires complémentaires des trois types. « Ce scénario nous plaît bien, conclut Jean-Marie Loiseaux. On n’utilise que 10 à 20 % des réserves naturelles d’uranium et on recycle les déchets en les incinérant dans des réacteurs appropriés. De plus, cette filière est beaucoup plus facile à gérer. »

D’après le Journal du CNRS, dans le cadre d’un programme européen, « le CNRS en collaboration avec EDF prévoit de réaliser un démonstrateur du RSF au thorium dans les quinze années à venir ».

« Si nous prêtons une attention particulière au thorium, nous tenons à conserver une expertise sur l’ensemble des solutions », conclut Jean-Marie Loiseaux.