Les chercheurs en énergie nucléaire sont enthousiasmés par les tests imminents en Chine d’un nouveau réacteur nucléaire expérimental utilisant le thorium comme combustible. Bien que ce type de combustible ait déjà été testé auparavant, les experts affirment que la Chine a cette fois de bonnes chances de parvenir au stade commercial de cette technologie.

Ce réacteur diffère des réacteurs habituels par le fait que des sels fondus y circulent à la place de l’eau. Il pourrait produire une énergie nucléaire relativement sûre et bon marché, tout en engendrant beaucoup moins de déchets radioactifs à très longue durée de vie que les réacteurs classiques.

La construction du réacteur expérimental au thorium à Wuwei, à la périphérie du désert de Gobi, devait s’achever à la fin du mois d’août, et les essais sont prévus courant septembre, selon le gouvernement de la province de Gansu.

Le thorium est un métal argenté faiblement radioactif que l’on trouve à l’état naturel dans les roches et qui n’a actuellement que peu d’usage industriel. Il s’agit d’un déchet de l’industrie minière des terres rares, en pleine expansion en Chine, et constitue donc une alternative intéressante à l’uranium importé.

Un potentiel puissant

« Le thorium est beaucoup plus abondant que l’uranium ; cette technologie sera donc très utile dans cinquante ou cent ans », lorsque les réserves d’uranium commenceront à s’épuiser, explique Lyndon Edwards, ingénieur nucléaire à l’Organisation de science et de technologie nucléaire australienne, à Sydney. Mais la mise en œuvre de cette technologie prendra plusieurs décennies, et c’est pourquoi nous devons commencer dès maintenant, ajoute-t-il.

La Chine a lancé son programme de réacteurs à sels fondus en 2011, en investissant quelque 3 milliards de yuans (environ 400 millions d’euros), selon Ritsuo Yoshioka, ancien président du Forum international pour les sels fondus au thorium, à Oiso, au Japon, qui a travaillé en étroite collaboration avec les chercheurs chinois.

Exploité par l’institut de physique appliquée de Shanghai (Sinap), le réacteur de Wuwei est conçu pour ne produire que 2 mégawatts, de quoi alimenter jusqu’à 1 000 foyers. Mais si l’expérience est concluante, la Chine espère construire un réacteur à sels fondus de 373 mégawatts d’ici à 2030, qui pourrait alimenter des centaines de milliers de foyers.

Ces réacteurs font partie des « technologies parfaites » pour aider la Chine à atteindre son objectif de zéro émission carbone d’ici à 2050, selon le modélisateur en énergie Jiang Kejun, de l’Institut de recherche sur l’énergie, au sein de la Commission nationale du développement et de la réforme, à Pékin.

L’isotope naturel du thorium, le thorium 232, n’est pas fissile, mais lorsqu’il est irradié dans un réacteur, il absorbe des neutrons pour former de l’uranium 233, qui, lui, peut être utilisé pour la fission nucléaire.

Le thorium a été testé comme combustible dans d’autres types de réacteurs nucléaires aux États-Unis, en Allemagne et au Royaume-Uni, et est au programme des recherches nucléaires en Inde. Mais il ne s’est pas révélé rentable jusqu’à présent, car son extraction est plus coûteuse que celle de l’uranium et, contrairement à certains isotopes naturels de l’uranium, il doit être transformé en matière fissile.

Certains chercheurs sont partisans de l’utilisation du thorium comme combustible nucléaire, car ils estiment que ses déchets de fission ont moins de chances d’être utilisés à des fins militaires que ceux de l’uranium. Mais d’autres chercheurs pensent que de tels risques subsistent avec le thorium.


Lorsque la Chine mettra en marche son réacteur expérimental, il s’agira du premier réacteur à sels fondus en service depuis 1969, date à laquelle des chercheurs américains du laboratoire national d’Oak Ridge, dans le Tennessee, ont arrêté le leur. Ce sera également le premier réacteur à sels fondus à être alimenté en thorium. Les chercheurs qui ont collaboré avec le Sinap affirment que la conception chinoise s’inspire de celle d’Oak Ridge, mais l’améliore en tirant parti de décennies d’innovation en matière de fabrication, de matériaux et d’instrumentation. Cependant, les chercheurs chinois impliqués dans ce projet de réacteur n’ont pas souhaité répondre aux demandes des journalistes sur la conception précise du réacteur et la date exacte du début des essais.

Les réacteurs à sels fondus fonctionnent à des températures nettement plus élevées que les réacteurs à eau légère des centrales nucléaires classiques, ce qui signifie qu’ils pourraient produire de l’électricité bien plus efficacement, explique Charles Forsberg, ingénieur nucléaire à l’institut de technologie du Massachusetts (MIT), à Cambridge.

Le réacteur chinois utilisera des sels à base de fluorure, qui se transforment en un liquide incolore et transparent lorsqu’ils sont chauffés à environ 450 °C. Le sel fondu sert de liquide de refroidissement pour transporter la chaleur à l’extérieur du cœur du réacteur. En outre, plutôt que des barres de combustible solide, les réacteurs à sels fondus utilisent également le sel liquide comme substrat pour que le combustible, ici le thorium, soit directement dissous dans le cœur.

Les réacteurs à sels fondus sont considérés comme relativement sûrs, parce que le combustible est déjà dissous dans le liquide et parce qu’ils fonctionnent à des pressions plus faibles que les réacteurs nucléaires classiques, ce qui réduit le risque de fusions explosives.

Selon Ritsuo Yoshioka, de nombreux pays travaillent sur des réacteurs à sels fondus – pour produire de l’électricité plus efficacement à partir d’uranium ou pour tenter d’utiliser comme combustible le plutonium produit comme déchet par les réacteurs à eau légère –, mais seule la Chine a choisi la voie du thorium.

https://www.pourlascience.fr/sr/article-fond/une-nouvelle-generation-de-reacteurs-nucleaires-4659.php

Réacteurs de nouvelle génération

De l’étude de la corrosion à la caractérisation du mélange de radionucléotides en circulation, le réacteur au thorium chinois sera « un banc d’essai qui nous apprendra beaucoup », explique Charles Forsberg. Un avis partagé par Simon Middleburgh, spécialiste des matériaux nucléaires à l’université de Bangor, au Royaume-Uni.

Cependant, il faudra peut-être des mois pour que le réacteur chinois soit pleinement opérationnel. « Si quelque chose se passe mal en cours de route, il faudra tout arrêter et recommencer », explique Simon Middleburgh. Par exemple, les pompes pourraient tomber en panne, les tuyaux pourraient se corroder ou un blocage pourrait se produire. Néanmoins, les chercheurs ont bon espoir de réussir.

Les réacteurs à sels fondus ne sont qu’une des nombreuses technologies nucléaires avancées dans lesquelles la Chine investit. En 2002, un forum intergouvernemental a identifié six technologies de réacteurs prometteuses à mettre en œuvre rapidement d’ici à 2030, notamment les réacteurs refroidis par du plomb ou du sodium liquides. La Chine a lancé des programmes de recherche pour chacune de ces voies.

Certains de ces futurs réacteurs pourraient à terme remplacer les centrales électriques alimentées au charbon, explique David Fishman, chef de projet au cabinet de conseil en énergie Lantau Group à Hong Kong. « Alors que la Chine se dirige vers la neutralité carbone, elle pourrait réexploiter les chaudières [des centrales électriques] dans les réacteurs nucléaires. »





Source [ Pour la science ]