La plupart des réacteurs nucléaires actuels fonctionnent sur la base d’une filière à l’Uranium. Une autre filière, au Thorium, est possible et prendra probablement le relais le jour où l’Uranium deviendra rare et cher, ce qui ne devrait pas être le cas avant très longtemps.

Une controverse s’est développée sur le choix de l’Uranium. Pourquoi ? Plusieurs amis du ClubEnergie2051 nous ont demandé des éclaircissements, d’où cet essai de mise au point.

La controverse Thorium vs. Uranium a été popularisée, entre autres par :

• L’article « Le nucléaire sans Uranium » dans la revue Science et Vie du 1-11-2011 Thorium le nucléaire sans uranium Sciences et Vie Nov 1-2011
• Le documentaire « Thorium, la face gâchée du nucléaire » publié par ARTE en 2016, documentaire très orienté réquisitoire à charge. Le lien original a été désactivé mais on en retrouve de larges extraits sur https://www.dropbox.com/s/vwht6jt17e1hsqc/REVES%20FONDUS%20MASTER%20VF%20H264.mp4?dl=0
• Un livre du Suisse Jean-Christophe de Mestral « L’atome vert » publié en 2011 https://www.payot.ch/Detail/latome_vert-jean_christophe_de_mestral-9782828912444

• Tout récemment par un article dans Le Temps du 8.01.2022 de R. Etienne « En quête d’une énergie nucléaire inoffensive » évoquant une entreprise genevoise Transmutex: https://clubenergie2051.files.wordpress.com/2022/01/le-temps_08-01-2022_transmutex.pdf

Le choix de l’Uranium est historique : il a été motivé par le fait qu’un isotope l’U235 (0.72 % dans l’U naturel) était fissile et permettait de lancer une filière. Par contre le Thorium Th 232, que l’on trouve dans la nature avec une certaine abondance n’est pas fissile : le démarrage d’une filière au Thorium aurait nécessité un combustible intermédiaire, de l’ U235 enrichi par ex. pour démarrer.

Il y a deux thèses en compétition : voilà une brève description. Pour simplifier elles sont désignées ici par la « thèse des neutroniciens » et la « thèse des physiciens des particules ».

La thèse des physiciens des particules.

Ses partisans sont de physiciens nucléaires du CERN avec des figures de proue comme Carlo Rubbia (et son rubbiatron), Jean-Christophe de Mestral et l’équipe de la start up Transmutex.

Ses principaux points :

• le Thorium est plus abondant que l’Uranium

• il présente de nombreux avantages de sécurité:

• accidents de criticité impossibles (grâce à l’ADS, l’Accelerator Driven System) qui permet en déclenchant cet accélérateur d’arrêter la réaction en chaîne

• pas de risque de fusion du coeur par la chaleur résiduelle des produits de fission, grâce au système de refroidissement par sel fondu dans lequel est dissous le combustible. Ce système permet d’évacuer « en service » les produits de fission.
   
• des déchets nucléaires de moins grande durée de vie que l’on peut transmuter en des isotopes non radioactifs

• la filière Thorium ne permet pas de faire des bombes, elle n’est pas « proliférante »

• le choix historique de l’Uranium a été fait pour la bombe.

au final: le Thorium serait le Bon nucléaire et l’Uranium le Mauvais nucléaire.

La thèse des neutroniciens.

Ses partisans sont des neutroniciens de la filière traditionnelle qui ont participé au développement des réacteurs actuellement en service. Les vieux « grognards » du nucléaire… Ils se recrutent principalement au PSI (CH) et au CEA (F).

Figures de proue : en France Dominique Grenêche, Hervé Nifenecker, Daniel Heuer,…

En Suisse : il y avait un programme Génération IV avec beaucoup de compétences au PSI sur la question des « filières du futur ». Ce programme a été éliminé politiquement sous l’influence des antinucléaires.

Ses principaux points :

• oui, le Thorium est plus abondant que l’Uranium. Mais l’Uranium suffit largement pour les besoins actuels, son prix reste bas. Il y en a pour plusieurs milliers d’années, de quoi mettre au point la fusion.

• les avantages de sécurité prétendus du Thorium ne résistent pas à l’analyse, et ne sont pas spécifiques à la filière Thorium :

• les accidents de criticité ne sont pas possibles avec les réacteurs occidentaux actuels. Tchernobyl est une exception soviétique (réacteurs RBMK). A Fukushima les réactions en chaîne ont été arrêtées au moment de la secousse tellurique, bien avant l’arrivée du tsunami sur les côtes du Japon.

• la technologie du sel fondu comme réfrigérant et du combustible en solution qui permet l’élimination en continu des produits de fission et de leur dégagement de chaleur après un arrêt – et donc supprime le risque de fusion du coeur en cas de panne de refroidissement –  n’est pas spécifique au Thorium. C’est une technologie applicable à l’Uranium.

• déchets : il se forme deux types de déchets dans les deux filières. 1) Les produits de fission : ils sont pratiquement les mêmes dans le cas Th ou U. 2) Les noyaux lourds qui se forment par capture de neutrons, sans fission. Ce sont les trans-uraniens pour l’Uranium et les trans-thoriens pour le Thorium. Oui les trans-uraniens, exemple emblématique le fameux Plutonium 239, ont des durées de vie plus longues que les trans-thoriens. Mais on a trois usages possibles pour le fameux Plutonium : faire des bombes, en faire un déchets ou en faire de l’énergie en le brûlant dans les réacteurs (il est fissile…).
  À noter: le meilleur usage est à l’évidence de le brûler comme combustible et d’en faire de l’énergie. Cela suppose de retraiter et de recycler le combustible irradié.

Rem. : cette option de retraitement et du recyclage est interdite par la loi sur la SE2050, et pourtant le retraitement et le recyclage sont le B A BA d’une saine gestion écologique des déchets de toutes natures. Cette interdiction est aussi absurde, si ce n’est plus, que celle de construire de nouveaux réacteurs. Peu ont dénoncé ce scandale lié à la SE2050.

• D’une manière générale les atomes lourds issus de captures de neutrons peuvent être transmutés dans des accélérateurs : cela est valable pour les deux filières U ou TH.

• Un passage de U à Th sera utile le jour où l’Uranium deviendra rare et cher. Pas avant très longtemps. Un passage prématuré forcé par la politique serait très coûteux : les installations industrielles de retraitement et de recyclage sont nécessaires dans les deux filières, elles sont très lourdes, et devraient être reconstruites à neuf pour le Thorium. Les installations actuelles de La Hague (F) et de Sellafield (GB), les seules au monde, ne peuvent pas retraiter le Thorium.

• Le choix historique de l’Uranium n’a pas été dicté par la bombe, mais par le fait que l’Uranium a un isotope fissile l’U235 (0.72 % de U naturel) alors que le Thorium n’est pas directement fissile, il est seulement fertile. Il doit être transformé par capture de neutron en U233, qui lui est fissile. Rem. : le U238, présent à 99.3 % dans U naturel est aussi fertile par transformation en Pu 239 (ce qu’on fait dans les surgénérateurs). L’absence de Thoriun fissile dans la nature posait un problème de démarrage des premiers réacteurs, résolu avec l’U 235.

À noter encore que les partisans du Thorium essaient de séduire politiquement les écologistes, et l’opinion publique, avec l’idée du Bon nucléaire. Cela pourrait en partie fonctionner : mais le plus probable est que les écologistes fassent dans un 1er temps une alliance tactique avec les partisans du Thorium, pour achever de faire tomber l’Uranium et le nucléaire actuel. Ensuite, dans un 2e temps il est peu probable qu’ils poursuivent avec une adhésion à la création d’une filière Thorium : l’antinucléarisme est chez eux trop dogmatique et identitaire.

Sources.

Deux documents de Dominique Grenêche, un Français spécialiste des cycles de combustibles, qui a beaucoup étudié et l’Uranium et le Thorium, dans la recherche (CEA) et dans l’industrie (Areva) m’ont été indispensables pour établir cet essai de synthèse:

1) « Faut-il repenser au Thorium », exposé à la convention SFEN des 12 et 13 mars 2008 https://clubenergie2051.files.wordpress.com/2022/01/sfen-expose-thorium-d-greneche-convention-sfen-2008-.pdf

2) « Rethinking the Thorium fuel cycle : an industrial point of view » , paper no 7367, proceedings ICAPP, Nice, 13-18 may 2007 https://clubenergie2051.files.wordpress.com/2022/01/thorium-d-greneche-icapp-2007-paper-7367-final.pdf

Un autre document précieux a été l’analyse faite par Hervé Nifenecker dans https://revue-progressistes.org/2016/11/23/thorium-la-face-gachee-du-nucleaire-herve-nifenecker/ dans lequel il explique les exagérations du documentaire d’Arte évoqué au début. Hervé Nifenecker est physicien nucléaire et a dirigé le laboratoire de neutronique à l’Université de Grenoble. Détail piquant : il a collaboré avec Carlo Rubbia aux études sur le Rubbiatron : https://www.encyclopedie-energie.org/auteur/nifenecker-herve/

La confusion dans l’opinion et chez les politiques est regrettable: l’analyse des faits parle en faveur de la thèse des neutroniciens. Mais en absence de clarification par les spécialistes, les profanes sont plutôt démunis face à cette controverse, ils ne peuvent pas trancher eux-mêmes. Les spécialistes sont responsables, avec leurs disputes, de cette situation.

JFD / 13.01.2022