Les expériences sur les réacteurs au sel de thorium reprennent après 40 ans

Les scientifiques du Groupe de recherche et de conseil nucléaires (NRG) aux Pays-Bas se tournent vers les années 1970 pour répondre aux besoins énergétiques du futur. Pour la première fois depuis 1976, l’équipe NRG mène des expériences sur la technologie des réacteurs à sels fondus de thorium qui pourraient conduire à des réacteurs nucléaires plus propres et plus sûrs, capables de fournir de l’énergie à l’échelle mondiale.

Dans un monde marqué par de fortes pressions politiques en faveur d’une économie neutre en carbone, l’énergie nucléaire apparaît comme une alternative idéale. Malgré leur réputation, les réacteurs nucléaires ont un bilan remarquable en matière de fiabilité, produisent des émissions de carbone qui sont même inférieures à celles de l’énergie éolienne et solaire lorsque l’on prend en compte la construction, l’exploitation et les cycles de vie, et ont le taux de mortalité par watt le plus bas de tous leurs concurrents.

Cependant, l’énergie nucléaire souffre de quatre inconvénients majeurs. Premièrement, l’uranium nécessaire à l’alimentation des réacteurs est rare et coûteux à traiter. Deuxièmement, la technologie permettant de produire du combustible nucléaire peut également être adaptée pour créer des armes. Troisièmement, les modèles de réacteurs plus anciens présentent le risque d’une fusion catastrophique, improbable mais effrayante. Et quatrièmement, personne n’a proposé une stratégie d’élimination des déchets nucléaires à long terme qui soit acceptable pour tous.

Une façon de résoudre ces problèmes consiste à remplacer l’uranium et le plutonium qui en dérive par une matière fissile différente. Depuis les années 1940, l’alternative la plus attractive est le thorium. Contrairement à l’uranium, le thorium est abondant et répandu, il ne nécessite pas le type de processus d’enrichissement élaboré dont l’uranium a besoin et il n’est pas facile à transformer en bombes. De plus, les réacteurs au thorium ont une conception intrinsèquement sûre qui s’arrête si la réaction devient incontrôlable, et les déchets radioactifs du thorium ont une durée de vie relativement courte – devenant inoffensifs en quelques siècles seulement.

Le principal obstacle est que le thorium ne peut pas atteindre à lui seul une masse critique. Si vous prenez suffisamment d'uranium raffiné pour devenir un combustible et que vous l'empilez, la quantité de rayonnement neutronique libéré déclenchera une réaction en chaîne qui provoquera la division des atomes d'uranium dans un processus auto-entretenu. Malheureusement, le thorium ne peut pas faire cela, le combustible au thorium doit donc être mélangé avec de l'uranium ou soumis à une source extérieure de neutrons pour démarrer le cycle de réaction.

Des années 1960 à 1976, le laboratoire national d'Oak Ridge, aux États-Unis, a mené des expériences sur des réacteurs utilisant du fluorure de thorium dissous dans un sel fondu au lieu d'éléments combustibles solides. Même si les résultats étaient prometteurs, cette approche a été abandonnée. Depuis lors, l'Inde, la Chine, l'Indonésie et d'autres ont expérimenté des réacteurs au thorium et ont caressé l'idée d'utiliser des sels fondus comme combustible, mais ce n'est que lorsque NRG a pris le relais que l'approche d'Oak Ridge a repris.

Travaillant en coopération avec le Centre commun de recherche du laboratoire de la Commission européenne, l'expérience d'irradiation SALt (SALIENT) de NRG est une expérience en plusieurs étapes visant à transformer les réacteurs à sels fondus de thorium (TMSR) en une source d'énergie à l'échelle industrielle avec des possibilités commerciales.

Selon le groupe de défense Thorium Energy World, la première phase de l'expérience se concentre sur l'élimination des métaux nobles produits par le cycle du combustible du thorium. C'est-à-dire les métaux créés au cours des étapes du processus de fission nucléaire où le thorium se transmue en uranium avant de se diviser pour dégager de l'énergie.

Une fois cet objectif atteint, la prochaine étape consistera à déterminer dans quelle mesure les matériaux courants utilisés dans la construction des TSRM résistent au mélange de sels corrosif à haute température ou à trouver des alternatives pour réduire les coûts de maintenance et d'exploitation. Ceux-ci peuvent inclure un alliage de nickel appelé hastelloy, ou titane-zirconium-molybdène (alliage TZM

L’objectif ultime est de créer des TMSR modulaires et évolutifs pour répondre à la demande énergétique locale, tout en fournissant une alimentation 24 heures sur 24, disponible toute l’année. De plus, l’utilisation de sels fondus permet de ravitailler alors que le réacteur est encore en fonctionnement, réduisant ainsi considérablement les temps d’arrêt.