Thorium, ou la face gâchée du nucléaire..
Thorium, ou la face gâchée du nucléaire..
Avec le nucléaire toujours et encore ou sans ?...
Introduction
Traduction par SLC de la lettre d'un groupe international d'experts du climat et de l'énergie au Président de la République Emmanuel Macron
1 juillet 2017
A Monsieur le Président de la République Emmanuel Macron
Monsieur le Président,
Nous vous écrivons en tant qu'environnementalistes, écologistes et climatologues pour vous féliciter de votre victoire dans l'élection présidentielle et pour applaudir votre politique en faveur d'une taxe carbone. Personne n'a autant fait que la France pour diffuser une énergie propre sur un réseau électrique. Sachant cela, nous vous écrivons également pour vous faire part de notre inquiétude devant votre décision d'éloigner la France d'une production nucléaire propre.
Peu de pays ont fait plus que la France pour démontrer les bénéfices humanitaires et environnementaux obtenus par la création d'une société fortement dotée d'électricité nucléaire. Non seulement la France a été l'hôte de conférences sur le climat des Nations Unies, elle est aussi un des pays développés dont les émissions de dioxyde de carbone par habitant sont les plus faibles.
Toute réduction de la production nucléaire en France aura pour effet d'augmenter la production d'électricité par des combustibles fossiles, donc la pollution, au vu des faibles facteurs de charge et de l'intermittence du solaire et de l'éolien. L'Allemagne en est l'illustration parfaite. Ses émissions n'ont pratiquement pas changé depuis 2009 et ont, en fait, augmenté tant en 2015 qu'en 2016, à cause des fermetures de centrales nucléaires. En dépit d'une augmentation de la puissance installée solaire de 4%, et de celle de l'éolien de 11%, la production de ces deux sources a baissé de 3 et 2% respectivement du fait qu' il y a eu moins de soleil et de vent en 2016 qu'en 2015.
Et là où la France a une électricité parmi les moins chères et les plus propres d'Europe, celle de l'Allemagne est une des plus chères et plus sales. L' Allemagne a dépensé près de 24 milliards € de plus que le prix de marché en 2016 pour ses seuls prix garantis d'achat des renouvelables mais ses émissions ont stagné. Il est à prévoir que l'Allemagne n'atteindra pas ses objectifs de réduction d'émissions de 2020, et de loin. Malgré des investissements énormes dans les renouvelables, seulement 46% de l'électricité allemande sont issus de sources d'énergie propre, à comparer aux 93% de la France.
Le solaire et l'éolien peuvent jouer un rôle important en France. Cependant, si la France devait investir dans le solaire et l'éolien de façon comparable à l'Allemagne, il faudrait s'assurer que ces investissements augmentent la part d'énergie propre de la France et ne la diminuent pas malencontreusement. Les renouvelables peuvent contribuer à une électrification plus poussée des transports, celle-ci étant déjà bien entamée avec le réseau ferré mais pouvant être poursuivie avec les véhicules individuels.
Un remplacement du nucléaire par des combustibles fossiles et des renouvelables nuirait considérablement à l'économie française de trois façons : augmentation des prix de l'électricité pour les ménages et l'industrie, la fin des exportations lucratives d'électricité et - peut-être le plus important - la destruction de la filière nucléaire française à l'export. Si le parc nucléaire français est contraint de fonctionner avec un facteur de charge réduit, la filière nucléaire française en sera paralysée par une augmentation de ses coûts et une réduction de ses revenus. A terme, cela conduira à des niveaux de sûreté inférieurs et à une réduction des possibilités de financement de la recherche, du développement, ainsi que des efforts pour l'exportation des technologies nucléaires françaises. Les pays qui cherchent à construire de nouvelles centrales nucléaires veulent, avec raison, savoir que le produit que la France leur vend est un produit dont la France elle-même profite.
Le programme nucléaire français a, par le passé, été l'objet d'admiration dans le monde. La France a fait la preuve, dans les années 1970 et 1980 qu'il est de fait possible pour un pays industrialisé de "décarboner" son secteur électrique. Pour la France, la prochaine étape, nécessaire afin de contribuer à la lutte contre le changement climatique et pour l'amélioration de la qualité de l'air, est d'augmenter sa production d'électricité propre à partir de toutes les sources non-fossiles et de réduire massivement l'utilisation des combustibles fossiles dans les secteurs du chauffage et des transports. L'électricité nucléaire devra y jouer un rôle central.
( lettre d'un groupe international d'experts du climat et de l'énergie adressée au Président de la République Emmanuel Macron..)
Les incroyables avantages des réacteurs au thorium
Pour quelle électricité dans l’avenir ou pour quel nucléaire ?
Avec le nucléaire toujours et encore ou sans ?...
Photo ci-dessus de la centrale nucléaire de Cruas Meysse.
( le-groupe-edf-annonce-avoir-abaisse-a-nouveau-son-objectif-de-production-nucléaire..)
Photo ci-dessus d’une carte avec les risques nucléaires en Europe..
( cette carte avait été établie en 2010..)
Préambule
Les incroyables avantages des réacteurs au thorium
Nous avons vu dans la première Quotidienne dédiée aux réacteurs au thorium que cette nouvelle filière est résolument différente des réacteurs à eau légère pressurisée (REP) et autres REB (réacteurs à eau bouillante) qui équipent majoritairement la planète. L’architecture totalement différente des réacteurs à sels fondus (RSF) permet bien plus qu’une simple augmentation de l’efficacité énergétique : elle permet d’envisager un maillage différent du territoire – indépendamment de la présence de cours d’eau. En un mot : ces réacteurs auraient la flexibilité des installations photovoltaïques avec la puissance des sites nucléaires. Une perspective intéressante, ne trouvez-vous pas ? Ce n’est pourtant qu’une des nombreuses nouveautés offertes par les réacteurs au thorium. Des promesses qui vont au-delà de l’aspect énergétique Les réacteurs au thorium ne sont pas que des super-centrales nucléaires dont le rendement énergétique aurait été dopé. Vous n’ignorez pas que nos centrales actuelles fonctionnent à l’uranium. Comme toute ressource minière, sa quantité est limitée sur notre petite planète. Chaque livre utilisée dans une centrale n’est plus disponible et doit être remplacée. Nous l’avons vu début janvier, le marché de l’uranium a été faussé jusqu’à très récemment par le programme de démantèlement des arsenaux nucléaires qui a mis d’importantes quantités de minerai sur le marché. Cette parenthèse touchant à sa fin, les électriciens doivent à nouveau se préoccuper de l’approvisionnement et de l’enrichissement du précieux combustible… Et ce n’est pas une mince affaire. Enrichir l’uranium est un défi technologique que seuls certains pays maitrisent. Les événements de politique internationale nous montrent régulièrement à quel point ce sujet est sensible et loin d’être trivial pour toutes les nations industrielles. Passons rapidement sur ce point qui n’est pas un problème en France : nos industries sont une référence dans le domaine. La question de l’approvisionnement se posera toutefois pour tous les pays. Vous pensez que le pétrole est une énergie qui n’est pas durable et dont l’épuisement guette ? Le cas de l’uranium est encore plus préoccupant. Selon l’AIEA, les réserves prouvées d’uranium permettraient de faire fonctionner le parc actuel des centrales durant… 70 ans seulement ! Ce chiffre doit bien sûr être revu au fur et à mesure de la migration de l’Inde et de la Chine vers l’électricité nucléaire, et de l’essor de la voiture électrique dans nos pays. Tout accroissement du nombre de centrales en activité viendra mécaniquement rapprocher la date fatidique. Même les inquiets du peak-oil les plus pessimistes n’imaginent pas une disparition de leur ressource fétiche avant un siècle. C’est dire si la production d’électricité par uranium est précaire ! La filière thorium vient au secours des électriciens et promet un approvisionnement pour les 500 prochaines années pour un parc équivalent à celui des centrales actuelles. Pas de quoi soutenir une croissance exponentielle durant 150 ans comme a pu le faire le pétrole (ni mériter le qualificatif de durable), mais le thorium pourrait nous accompagner jusqu’à la fin du siècle. Cet avantage n’est pas négligeable quand on sait sur quelle durée se déploient les grandes politiques énergétiques. Cette différence est due à la meilleure utilisation du combustible dans les réacteurs à sels fondus. Là où un REP n’utilise qu’une petite fraction de l’uranium présent dans les barres de combustible, un réacteur à sels fondus fonctionne en permanence avec un mélange optimisé. Il est possible d’adapter en continu la composition du liquide qui rentre dans le coeur du réacteur et de ne retirer que les sous-produits de la réaction tout en laissant le précieux combustible. Le gaspillage d’uranium inhérent aux réacteurs à eau pressurisée n’a donc plus lieu avec le thorium. Pour conclure sur l’aspect minier de l’approvisionnement, le thorium a également la bonne idée d’être parfaitement réparti dans l’écorce terrestre. Finies les compromissions avec les pays peu recommandables : la quasi-totalité des nations possède du thorium dans son sous-sol. L’indépendance énergétique est toujours bonne à prendre. Une fois les centrales construites, tous les pays pourront assurer (s’ils le souhaitent) leur propre approvisionnement. Et si le thorium s’occupait de nos déchets nucléaires ? Un autre avantage des réacteurs au thorium est qu’ils peuvent fonctionner avec différents mélanges de combustible. Si nous n’allons pas passer en revue les 1001 manières d’approvisionner un réacteur à sels fondus, sachez toutefois que ces réacteurs peuvent fonctionner en surgénérateurs. Cela signifie qu’ils sont capables de produire eux-mêmes ce qui deviendra leur combustible par irradiation. En pratique, les RSF auront pour combustible habituel un mélange d’Uranium 233 et de thorium. Ce mélange peut être initialement fabriqué en utilisant du plutonium convenablement préparé dans des centrales nucléaires classiques. Cette possibilité est importante car le plutonium est un sous-produit particulièrement encombrant de nos vénérables REP. Le plutonium est toxique, radioactif, difficilement traitable, et a comme seule utilité industrielle la fabrication de bombes atomiques. Les stocks de plutonium sont en croissance continue, et nous ne savons toujours pas comment le valoriser. La multiplication des ogives nucléaires n’est plus une priorité ; l’utiliser comme combustible initial pour de futures centrales nucléaires serait un moyen élégant de transformer ce déchet problématique en ressource. En régime de croisière, plus besoin de plutonium. Les réactions de fission en jeu dans les réacteurs au thorium produisent sensiblement moins de déchets au retraitement difficile, ce qui lève un des problèmes majeurs de l’énergie nucléaire. Moins d’accidents… sur le papier Les REP et REB qui parsèment la planète ne sont pas aussi fiables que ce qui était annoncé lors de leur mise en service. Les premières estimations prévoyaient un accident majeur tous les 30 000 ans – pour ainsi dire jamais à l’échelle de notre civilisation. La réalité s’est montrée toute autre. Nous avons déjà connu plusieurs accidents (dont certains catastrophiques) au cours des 70 dernières années. Le fait est que les réacteurs classiques à l’uranium sont des machines complexes dans lesquelles le moindre grain de sable dans les rouages a des conséquences extrêmes. Les réacteurs à sels fondus nous protègent des emballements de réacteurs comme cela a pu être le cas à Tchernobyl ou Three Mile Island. Ces nouvelles centrales n’ont donc pas de raison de s’emballer et d’exploser en quelques minutes. C’est, en soi, une bonne nouvelle. En revanche, elles ne nous protègeront pas des défauts du système de refroidissement (scénario type Fukushima). Une centrale nucléaire, même convenablement arrêtée, continue de générer de la chaleur résiduelle durant plusieurs jours. Il faut absolument évacuer cette chaleur sous peine de voir la température monter inexorablement et détruire les installations. Les RSF n’échappent pas à cette contrainte. La sécurité annoncée des réacteurs au thorium, souvent mise en avant, doit donc être prise avec un peu de recul. Certains types d’accidents ne pourront avoir lieu, c’est un fait. N’oublions cependant pas ce que les 70 dernières années nous ont enseigné : la nature sait se montrer plus imaginative que les prévisions humaines… Nous terminons ainsi ce tour d’horizon des avantages apportés par la filière thorium. Rendez-vous demain pour découvrir quelle place pourront prendre ces nouveaux réacteurs dans notre économie et répondre à cette question : pourquoi entendons-nous si peu parler de cette technologie malgré ses avantages ? [NDLR : Le thorium ne fait pas beaucoup parler de lui ? Ce n’est pas le cas de cette source d’énergie qui ne cesse sur le devant de la scène. Cette énergie, c’est le solaire et elle vit une petite révolution interne en devenant enfin rentable. Le mix d’énergie est notre avenir énergétique et c’est ce dont est persuadé Ray Blanco qui vous propose cet investissement qui vous permet de profiter de la croissance rapide des installations solaires aux Etats-Unis. A découvrir dans votre NewTech Insider]
Plus d'infos sur : http://quotidienne-agora.fr/avantages-reacteurs-thorium/
Les installations de demain seront plus petites et plus sûres. Tour d'horizon des recherches en cours.
A quoi ressemblera une centrale nucléaire dans vingt ans? Plusieurs technologies, dites de quatrième génération, font actuellement l'objet d'intenses recherches, en France comme à l'étranger. Parmi elles, les réacteurs à neutrons rapides.
Comme la Russie, la Chine et le Japon, la France mise beaucoup sur cette filière, qui présente un avantage: elle permet de recycler la majeure partie des combustibles usagés, notamment le plutonium. "L'industrie nucléaire consomme 8000 tonnes d'uranium naturel par an, dont 7000 sont mises de côté après le processus d'enrichissement, explique François Gauché, directeur de l'énergie nucléaire au Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). La filière des neutrons rapides permettrait d'en recycler la quasi-totalité."
Elle ne fait toutefois pas l'unanimité. Réutiliser les combustibles usagés est intéressant quand les prix de l'uranium sont élevés, ce qui n'est pas le cas. Un tel dispositif ne permet pas, en outre, d'assurer la maintenance du réacteur. Enfin, le procédé n'est pas stable: pour refroidir, le réacteur utilise en effet du sodium, qui a la fâcheuse tendance à brûler s'il entre en contact avec de l'air, et même à exploser s'il touche de l'eau.
Un tel accident a eu lieu en 1995 à la centrale de Monju, au Japon. "Nous réfléchissons à d'autres solutions, répond François Gauché. En particulier, une turbine à gaz, dans laquelle l'eau serait remplacée par de l'azote, ce qui éviterait tout risque de réaction chimique en cas de fuite du sodium." D'autres technologies sont en cours de développement, comme les réacteurs à très haute température ou aux sels fondus, assez prometteurs.
A plus court terme, un nouveau concept de réacteur devrait voir le jour: les SMR (small modular reactors). D'une puissance limitée (de 150 à 200 mégawatts) et d'une technologie éprouvée (eau pressurisée), ces "miniréacteurs" se présentent sous la forme de modules, qui peuvent s'ajouter les uns aux autres, en fonction des besoins en énergie. Clients visés: des pays qui ne disposent pas d'un réseau électrique suffisamment solide pour supporter la production électrique d'un réacteur nucléaire classique.
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On pourrait également en équiper des installations industrielles de grande taille, tels des complexes pétrochimiques ou gaziers. Les Français sont dans la course: un consortium, regroupant Areva, la DCNS, EDF et le CEA a été constitué. En tout, une quinzaine de projets de SMR sont en développement dans le monde.
Avec le Thorium, aura-t-on une énergie nucléaire "plus propre" ?
Une énergie nucléaire sans danger ni déchets, c'est la promesse, longtemps sabotée par les lobbies de l'énergie et de la défense, que brandissent les partisans du thorium. Ce combustible alternatif, découvert à la fin du XIXe siècle, représente-t-il une piste sérieuse pour échapper aux dangers et à la pollution induit par l'utilisation du plutonium par l'industrie atomique ?
"Une énergie nucléaire verte ?"
Au début de la série Occupied, diffusée par ARTE fin 2015, le nouveau chef écologiste du gouvernement norvégien, pour mettre un terme à l'exploitation pétrolière, inaugurait une centrale fonctionnant au thorium.
Une hypothèse nullement fictive, selon ce documentaire, qui montre combien ce combustible alternatif, découvert à la fin du XIXe siècle et répandu sur toute la planète, représente une piste sérieuse pour échapper aux dangers et à la pollution induits par l'utilisation du plutonium par l'industrie atomique.
Si le nucléaire n'avait pas été inventé pour bombarder Hiroshima et propulser des flottes militaires, nos centrales fonctionneraient sans doute aujourd'hui avec des réacteurs à sels fondus de thorium. Tchernobyl et Fukushima seraient peut-être restés des points anonymes sur la carte du monde. La surexploitation de l'énergie fossile aurait probablement cessé beaucoup plus tôt, et le changement climatique se révélerait moins alarmant qu'il ne l'est aujourd'hui...
La Chine à l'avant-garde ?
Pour réaliser ce scénario, qui semble aujourd'hui utopique, il aurait peut-être suffi de s'intéresser vraiment aux travaux visionnaires du physicien américain Alvin Weinberg qui, après avoir participé à la fabrication de la bombe atomique, a voulu travailler sur une utilisation civile et pacifique de l'atome. Il s'est acharné de 1945 à sa disparition, en 2006, à inventer les conditions d'une énergie nucléaire propre reposant sur des réacteurs révolutionnaires et sur l'extraction du thorium. Mais les intérêts liés aux lobbies de l'énergie et de la défense en ont décidé autrement. Les États qui ont opté pour l'énergie atomique ont longtemps cherché à étouffer l'éolien et le solaire, et aucun n'a voulu prendre en compte les problèmes bien connus d'enfouissement des matières fissiles *.
* Comme pour le site d'enfouissement de Bure, dans la Meuse, et de l'INDRA..
Aujourd'hui, pourtant, l'idée d'un recours à des combustibles nucléaires liquides et à des réacteurs à sels fondus refait surface, défendue par le monde de la recherche et même par des écologistes combattant l'industrie nucléaire. Le gouvernement chinois a décidé d'investir 350 millions de dollars pour étudier cette filière révolutionnaire. La Fondation de Bill Gates s'y intéresse aussi. L'Europe va-t-elle rester à la traîne ? Un voyage teinté d'espoir vers la face gâchée du nucléaire.
Administrateur dans différentes sociétés de finance ou de high-tech et élu local en Suisse où il réside, Jean-Christophe, physicien, est un fervent défenseurde ce qui pourrait être une révolution énergétique : l'énergie nucléaire issue du Thorium. Conscient des enjeux technologiques et économiques, il s'engage pour que tous les acteurs du secteur disposent d'une information complète pour un véritable débat sur le nucléaire. Il est également membre fondateur de l'international Thorium Energy Committee dont le siège est à Genève.
Le thorium - le nucléaire du futur ?
Le principe d’un réacteur à sels fondus
https://www.youtube.com/watch?v=vVQ0lyQ7kYs
https://fissionliquide.fr/
Le Thorium et la fission liquide
Moins cher, un réacteur à sels fondus ?
On peut comprendre que certains ont du mal à croire une telle promesse, venant d’un secteur nucléaire qui a tant de mal à respecter ses engagements, que ce soit pour les temps de construction ou pour le coût des centrales.
Mais un réacteur à sels fondus est conçu autour d’un combustible liquide. C’est une technologie fondamentalement différente des réacteurs à eau pressurisée qui sont exploités dans toutes les centrales nucléaires françaises aujourd’hui.
Selon Jean-Marc Jancovici, en caricaturant à peine, le cout du nucléaire est à 30% un « cout technique » […] et à 70% le « cout de la précaution » (ce que d’aucuns pourraient appeler le « cout de la trouille »
Pour travailler de façon rationnelle sur cette trouille, les ingénieurs spécialistes dans les études de sécurité utilisent un outil appelé « arbre de défaillances », qui permet de représenter graphiquement les combinaisons possibles d’événements qui permettent la réalisation d’un événement indésirable prédéfini. Le dialogue entre un vendeur de réacteur comme Framatome et une autorité de sécurité s’articule autour de cet arbre de défaillances.
Avec 60 ans d’expérience dans la conception, construction et exploitation des réacteurs à eau pressurisée, l’arbre de défaillance pour cette technologie est largement connu et documenté, et c’est pourquoi le niveau de sécurité de ces machines est excellent.
Mais c’est un grand arbre.
Il y a une relation assez directe entre la taille de l’arbre de défaillances et le coût de la centrale. Alors que le concept fondamental du réacteur n’a pas changé depuis 60 ans, le retour d’expérience des incidents et accidents nucléaires a ajouté de nouvelles branches, brindilles et feuilles à l’arbre de défaillances. Et chaque feuille doit être couverte par au moins un système de sécurité, pour assurer une probabilité d’accident très faible, ce qui fait augmenter le coût.
Le paradigme actuel est qu’on a tellement de retour d’expérience avec le réacteur à eau pressurisée qu’il est pratiquement impossible de changer le concept. On doit vivre avec les dangers qui sont intrinsèques à ce concept et travailler pour réduire les risques. Dans le diagramme ci-dessous, cela implique de suivre la flèche bleue :
Revenons à l’exemple de l’EPR, qui est un exemple type de ce paradigme. Dans un réacteur à eau pressurisée, la perte de la capacité à refroidir le réacteur est un dysfonctionnement grave qui peut avoir comme conséquence une fusion du cœur. Les pompes de refroidissement qui font circuler l’eau pressurisée autour des assemblages de combustible doivent fonctionner à tout moment. Des branches conséquentes de l’arbre de défaillance sont dédiées à l’analyse des risques associés à ce danger.
Et si on perd l’alimentation électrique des pompes ?
- On démarre un générateur diesel de secours pour rétablir le courant.
Et si le générateur de secours est en panne ?
- On a un autre générateur de secours à côté du premier.
Et si les deux souffrent d’une faute commune ?
- Un troisième générateur de secours, fabriqué par un autre fournisseur, est installé à côté des deux autres.
Et si le bâtiment qui contient les générateurs est endommagé ou détruit (inondation, chute d’avion, explosion terroriste…) ?
- Dans un autre bâtiment de l’autre côté de la centrale, il y a 3 autres générateurs de secours.
On comprend facilement que cette stratégie de redondance est un fort inducteur de complexité, de coût, et de temps pour la conception, délivrance de permis, construction & mise au point. Quand on suit la flèche bleue, le coût augmente.
Les architectes atomiques qui sont à l’œuvre dans la conception des réacteurs à sels fondus ont un paradigme différent. Pour réduire le coût d’une centrale, la conception peut être simplifiée si on réduit ou élimine les dangers.
Avec un combustible liquide, tout un tas d’outils, d’astuces et de solutions élégantes et ingénieuses sont disponibles qui sont tout simplement impossibles à mettre en œuvre quand le combustible est un solide. En suivant la flèche verte on a tendance à réduire le coût, par un grand élagage de l’arbre de défaillances :
Pression
Dans un réacteur à eau pressurisée, une énergie potentielle énorme est stockée dans l’eau chaude sous pression. Si elle est relâchée soudainement, cette eau présente le danger de se transformer en vapeur et de propulser des matières radioactives dans l’environnement. L’accumulation de produits de fission gazeux dans les gaines de combustible représente un deuxième danger de pression.
Dans un réacteur à sels fondus, le combustible liquide est à pression atmosphérique. Ces dangers sont éliminés.
Terme source volatil
Le terme source – les types et quantités de matières radioactives ou dangereuses rejetées dans l’environnement à la suite d’un accident – représente un danger différent en fonction de son état.
Photo ci-dessus du nuage se dégageant du réacteur dans l’atmosphère.. !
Les isotopes radioactifs qui sont à l’état solide ou liquide n’iront pas loin en cas d’accident. Mais ceux qui sont à l’état gazeux peuvent être dispersés dans l’atmosphère dans un nuage radioactif capable de contaminer de vastes surfaces.
Dans un combustible conventionnel à oxyde solide certains produits de fission qui posent un risque pour la santé humaine, comme le césium et l’iode, sont volatils – ils existent à l’état gazeux.
Dans un combustible à sels fondus ces isotopes sont confinés chimiquement par le liquide ionique, avec une pression de vapeur saturante quasiment nulle. La quantité de terme source volatil est réduite par un facteur d’environ un million. Le danger qui contribue le plus à la « trouille » de l’énergie nucléaire est pratiquement éliminé.
Contrôle actif de la réactivité
Dans un réacteur à eau pressurisée, la puissance du réacteur est contrôlée à l’aide de barres de contrôle qui absorbent des neutrons.
Quand on veut augmenter la réactivité on lève les barres de contrôle. Moins de neutrons sont absorbés et la réaction en chaîne accélère. Quand on veut réduire la réactivité ou arrêter le réacteur on baisse les barres de contrôle. C’est un système de contrôle actif, piloté par des mécanismes, par des logiciels et par des humains. Une défaillance peut mettre le réacteur dans un état instable et être à l’origine d’un accident de criticité.
Un réacteur à sels fondus est un système homéostatique, autorégulant, où le contrôle de la réactivité est géré passivement, sans barres de contrôle. Quand la température du combustible augmente, le liquide se dilate. Chaque atome se trouve un petit peu plus loin des autres, et la probabilité de fissionner un noyau lourd diminue, donc la réactivité et la puissance diminuent aussi. Quand la température baisse, le liquide se contracte et la puissance augmente. Les lois de la physique sont aux commandes.
Ecoutons le directeur scientifique de l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire :
Refroidissement actif
Dans tous les réacteurs nucléaires, la chaleur est générée de deux manières :
1. La fission de noyaux lourds d’atomes, qui génère deux atomes plus petits appelés produits de fission (environ 89% de la chaleur produite)
2. La désintégration des produits de fission radioactifs (les 11% de chaleur restants)
On peut arrêter la fission à tout moment. Dans un réacteur à eau pressurisée par exemple on fait tomber les barres de contrôle dans le cœur – après 2 secondes il n’y a plus de fission. Mais il est impossible d’arrêter la désintégration des produits de fission. Dans un combustible solide, cette chaleur doit passer par conduction à travers la matière de chaque pastille, et ensuite par conduction à travers la gaine pour arriver dans l’eau de refroidissement. Il est essentiel d’évacuer la chaleur pour éviter une montée en température dangereuse qui peut finir par une fonte des pastilles de combustible, d’où l’importance des pompes dans un réacteur à eau pressurisée, pour assurer un refroidissement actif, et des générateurs de secours évoqués plus haut pour assurer un fonctionnement en permanence de ces pompes.
Un combustible liquide profite du phénomène physique de la convection pour transporter la chaleur produite par les produits de fission vers les parois du réacteur, où elle peut être évacuée par des systèmes passifs qui ne nécessitent aucune intervention humaine.
Le système passif d’évacuation de chaleur du réacteur IMSR de Terrestrial Energy
Réactivité chimique
Dans un réacteur nucléaire, les matériaux utilisés peuvent être une source de dangers. Les pastilles de combustible solide dans un réacteur à eau pressurisée sont revêtues d’une gaine en alliage de zirconium, un matériau qui a beaucoup d’avantages pour le fonctionnement du réacteur. Mais le zirconium peut réagir chimiquement avec l’eau autour des gaines si elles ne sont pas refroidies correctement, dégageant de l’hydrogène :
Photo ci-dessus, schéma explicatif - feu de zirconium.
Pour gérer ce danger, les réacteurs EPR sont équipés de combineurs, capables de reconvertir l’hydrogène en eau, un système qui augmente le coût du réacteur.
On peut mentionner ici les réacteurs à neutrons rapides refroidis avec du sodium liquide. Le sodium est un matériau très intéressant pour la physique d’un réacteur, mais qui présente des challenges lourds (et donc chers) dans la gestion de sa réactivité chimique :
Mais ce même sodium, dans sa forme ionique et combiné avec un autre élément réactif – le chlore – vous en avez dans votre cuisine.
C’est justement parce que les sels sont composés d’éléments très réactifs qu’une fois combinés avec une liaison ionique ils forment des substances chimiquement très stables. Que se passe-t-il s’il y a une fuite dans un réacteur à sels fondus ?
Prolifération
Les vendeurs de double vitrage ne parlent plus de vitrage « anti-infraction », préférant le terme « retardataire d’infraction ». Si un cambrioleur veut casser votre fenêtre, il y arrivera s’il a assez de temps.
Pour la prolifération nucléaire c’est un peu pareil – dès qu’on utilise des matières fissiles il est impossible d’éliminer totalement le danger de leur contournement pour des utilisations militaires ou terroristes. Cette branche de l’arbre de défaillance ne peut pas être coupée, mais elle peut être élaguée si on rend la vie extrêmement fastidieuse pour une organisation avec de telles intentions.
Les réacteurs à sels fondus ont plusieurs attributs qui réduiraient ce danger :
- Ils peuvent être alimentés par des combustibles avec des niveaux d’impuretés désavantageux pour un malfaiteur.
- Le combustible dans le réacteur est protégé par le rayonnement intense des produits de fission.
- Les combustibles peuvent être « dénaturés » avec de l’uranium naturel.
- Si un retraitement en ligne est utilisé, les déchets peuvent être exempts de matières fissiles.
- Si le cycle de combustible thorium – uranium est employé, la matière fissile est protégée par les descendants de l’Uranium-232, très radioactifs.
- Il n’est pas nécessaire d’utiliser de l’uranium hautement enrichi.
Réserve de réactivité
Les combustibles solides sont placés dans un réacteur à eau pressurisée pour une période typiquement de 12 à 18 mois. Pour assurer un fonctionnement à pleine puissance à la fin de cette période il faut commencer le cycle avec une réserve de matière fissile. En début de cycle, sans les barres de contrôle, le réacteur serait en état de sur-criticité.
Pendant le cycle, la réaction en chaîne est empoisonnée par le Xénon-135, un produit de fission gazeux qui absorbe beaucoup de neutrons et qui peut provoquer des oscillations de puissance. Ce gaz est produit à l’intérieur de la matière solide du combustible, et reste bloqué dans sa structure. Il est nécessaire de prévoir un surplus de réactivité pour compenser la réactivité perdue par l’absorption des neutrons par le Xénon.
Dans un combustible liquide, les produits de fission gazeux comme le Xénon forment des bulles et sortent du combustible en remontant à la surface du liquide. Avec la possibilité d’ajouter de la matière fissile pendant un cycle, le danger de la réserve de réactivité en début de cycle peut être fortement réduit.
Liquide –> gaz
Dans la production d’énergie, une température plus élevée rime avec efficacité dans la conversion de puissance. Les concepteurs des réacteurs à eau pressurisée rêvent de faire grimper leurs températures de fonctionnement de quelques degrés, pour extraire du système davantage de mégawatts utiles d’énergie nucléaire.
Mais l’eau dans ces réacteurs doit rester à l’état liquide, sinon on met le système dans un état dangereux. Dans le diagramme température / pression ci-dessous, il faut éviter de se rapprocher trop de la ligne entre la région verte et la région orange.
Une façon de s’éloigner de cette ligne limite, c’est d’augmenter la pression (par exemple, un réacteur EPR fonctionne à 155 bars). Mais plus de pression implique plus de danger, et une plomberie plus épaisse, donc plus chère. Le pauvre concepteur est tiré dans tous les sens :
- Augmenter la température pour plus de valeur !
- Baisser la pression pour réduire le coût !
- Pas trop proche de la limite pour la marge de sécurité !
Fonctionnant à pression atmosphérique, le combustible dans un réacteur à sels fondus est typiquement à une température autour de 700°C, donc l’efficacité dans la conversion de puissance passe de 33% à 45-50%. La marge de sécurité est beaucoup plus grande puisque les sels fondus ont un point d’ébullition typiquement autour de 1400°C. Tranquille.
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Travailler au niveau du concept pour éliminer ou réduire les dangers, au lieu de réduire les risques d’un concept connu, est un nouveau paradigme dans l’énergie nucléaire. Les architectes atomiques qui ont fait ce changement de paradigme sont déjà en dialogue avec des autorités de sûreté – au Canada, en Chine, aux Etats-Unis et ailleurs, mais pas en France. Toujours à la recherche du meilleur compromis entre valeur, coût et temps, la fission liquide les aide à élaguer leurs arbres de défaillances, pour un dialogue plus serein, et une énergie nucléaire plus sûre et moins chère.
Publié le 7 décembre 2017
Comment innover dans l’énergie nucléaire en France ?
Le thème pour la journée technique organisée par la Société Française d’Energie Nucléaire vendredi 1 décembre était la « place et évolution de l’énergie nucléaire dans le futur« . Quels sont les alternatifs aux grands Réacteurs à Eau Pressurisée comme l’EPR(ou EPR-NM) ?
La journée comprenait des présentations sur les trois technologies suivantes :
EDF a dévoilé des informations techniques sur leur petit réacteur modulaire (Small Modular Reactor – SMR). Avec une architecture intégrée et compacte, chaque réacteur aurait une puissance de 170 mégawatts électriques, logé dans une enceinte métallique de hauteur 15m et immergée dans un bassin d’eau pour assurer une sécurité passive. D’autres avantages seraient apportés par un bâtiment réacteur semi-enterré couvert par un tumulus de terre, contenant 4 réacteurs et permettant de mutualiser des ressources comme le bassin d’eau ou la salle de commande.
Cette technologie fait désormais l’objet d’un avant-projet sommaire chez EDF, en partenariat avec le CEA, Naval groupe et Technicatome, qui doit déboucher dans 3 ou 4 ans sur une décision d’engager … ou non … son développement.
Mais le problème des petits réacteurs modulaires, c’est qu’ils sont petits.
Certes, la maîtrise française de la conception et l’exploitation des réacteurs à eau pressurisée permettra de développer cette technologie dans les années 2020, pour une commercialisation vers 2030. Certes, un petit réacteur modulaire sera moins cher que ses gros cousins qui constituent actuellement le parc français. Mais comme il sera environ 10 fois moins puissant qu’un EPR, pas sûr que les leviers économiques des petits réacteurs compensent la perte de valeur de cet effet d’échelle ! En tout cas, les experts économiques de l’I-tésé (Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques) au CEA suivent l’affaire avec intérêt.
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Ensuite il y a ASTRID, le projet pour un démonstrateur de Réacteur à Neutrons Rapides au sodium (RNR-Na) développé par le CEA. Cette filière a l’avantage de présenter beaucoup de valeur : utilisation du stock français d’Uranium appauvri, fermeture du cycle de combustible, surgénération … avec les RNR sodium, l’énergie nucléaire serait assurée pendant des millénaires !
Dans l’avant-projet en cours, mené par un consortium d’entreprises françaises et internationales avec environ 600 personnes, il y a des discussions avec l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN), mais pas encore d’engagement formel avec l’Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN). Cet avant-projet doit déboucher en 2019 sur une décision par les tutelles du CEA d’engager … ou non … le développement d’ASTRID.
Mais le problème des RNR sodium, c’est qu’ils sont chers.
Certes, la valeur offerte par cette filière est séduisante. Certes, la France maîtrise la technologie, ayant construit les réacteurs Rapsodie, Phénix et Superphénix, et elle a un grand retour d’expérience. Mais utiliser un caloporteur sodium avec un combustible solide, même si le danger de la pression est éliminé, présente un danger de réactivité chimique. Les inconvénients de ce concept sont identifiés et il est possible d’y remédier, mais les études économiques de l’I-tésé et d’autres sont claires : le principal enjeu de cette technologie est son coût.
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Enfin, le concept de réacteur à sels fondus MSFR développé par le CNRS, qui se décline désormais en deux versions – un grand réacteur d’un Gigawatt, et un petit réacteur modulaire d’une puissance entre 100 et 300 Mégawatts. Les avantages de sûreté intrinsèques d’un combustible liquide avec des sels fondus chimiquement stables sont démontrés par les études de la petite équipe du CNRS, et apportent à la fois de la valeur et la possibilité d’une rupture dans le coût de l’énergie nucléaire.
Il est déjà appréciable que la SFEN ait accepté d’inclure une présentation sur cette technologie dans leur journée technique. Le sujet est désormais incontournable dans toute discussion de la place et évolution de l’énergie nucléaire dans le futur, avec un intérêt international grandissant et le foisonnement d’entreprises start-up.
Pour les réacteurs à sels fondus, le temps est-il vraiment un problème ?
Quand le CEA parle des réacteurs à sels fondus, on pourrait conclure que les développements ne sont pas pour demain :
- C’est un concept très innovant
- Aucune construction d’un réacteur même prototype n’est actuellement lancée
- Demanderait un processus de certification qui ne serait pas simple
- Un certain nombre de difficultés techniques à résoudre en particulier dans le domaine de la chimie
- Par contre c’est intéressant comme concept
Mais le CEA n’est pas un spécialiste dans ce domaine, ayant abandonné leur travail sur la technologie en 1983 en faveur des RNR sodium. Malheureusement, les économistes de l’I-tésé n’ont jamais chiffré un réacteur à sels fondus.
Les spécialistes dans d’autres pays disent que la technologie peut être déployée dans les années 2020, avec des architectures simplifiées par rapport au concept MSFR français. Le 7 novembre, l’Académie des Sciences de Chine et la province du Gansu ontsigné un accord de coopération nucléaire pour un projet de réacteur à sels fondus à base de thorium, et visent un premier prototype de 2 Mégawatts en 2020.
En France, la communauté politique se pose actuellement de sérieuses questions sur le nucléaire. Est-ce une énergie de transition ou une énergie du futur ?
Si les réacteurs à sels fondus peuvent répondre aux attentes des clients de l’énergie nucléaire en termes de valeur, de coût et de temps, il serait temps d’y consacrer beaucoup plus de ressources.
Publié le 23 novembre 2017
En janvier 2014, un article publié sur ce site a prédit que :
Le champion de la deuxième époque nucléaire sera l’Architecte de Système d’Énergie Nucléaire.
Illustrons cette idée – à quoi pourrait ressembler l’un de ces architectes atomiques ?
Cette personne est dynamique et déterminée. Il va de l’avant, motivé par l’envie de satisfaire les besoins d’un client, et par l’énorme potentiel de l’atome pour résoudre le problème urgent du changement climatique.
Il est content parce qu’il a une vision de construire une machine qui sera un progrès pour l’humanité et pour la nature. Il porte des outils qui, utilisés ensemble, lui permettront d’atteindre cette vision.
Son client a besoin d’une technologie de rupture qui produira de l’énergie propre qui est moins chère que le charbon. Notre architecte n’est pas un grand expert de la physique, ni de la chimie, mais il sait comment réunir ces disciplines et d’autres pour illustrer, défendre et développer un concept équilibré de système d’énergie nucléaire, en termes de valeur, coût et temps, qui sera attractif pour les parties prenantes tels que le client et des investisseurs.
Dans sa façon de penser, il a rejeté certaines mythes et croyances de la première époque nucléaire, tel que l’idée que le nucléaire est spécial ou différent des autres industries, ou celle qui consiste à dire que les règles normales du marché ne s’appliquent pas au nucléaire. Il est ouvert à des solutions très différentes de la technologie traditionnelle, comme des réacteurs avec un combustible liquide à base de sels fondus qui lui permettent de profiter pleinement des outils dans ses deux boîtes.
Physique + Chimie > Physique
Ce n’est pas toujours facile pour lui de travailler avec ses collègues physiciens et chimistes. Les disciplines scientifiques sont surtout concernées par la recherche de propositions pour la création de valeur (pour un physicien de réacteur, le coût et le temps ne sont tout simplement pas son problème…). Mais comme c’est lui qui décide, il arrive à les sortir de leur monde dominé par la certitude de la connaissance scientifique, pour les emmener vers le monde de l’architecte, plongé dans le doute permanent du meilleur compromis entre valeur, coût et temps.
Le secteur de l’énergie nucléaire a un problème de gouvernance. Impressionnés par la neutronique, les politiques ont donné aux physiciens le pouvoir de décider quel concept développer. Des architectes seraient mieux placés pour défendre les intérêts des parties prenantes.
On a commencé par une prédiction – terminons par une autre :
La deuxième époque nucléaire débutera lorsque les politiciens transféreront le pouvoir des physiciens aux architectes.
Espérons que ce passage de pouvoir se passera dans de bonnes conditions.
Illustration : Alexia Laurie
http://up-magazine.info/index.php/planete/transition-energetique/6872-nucleaire-vert-les-pays-bas-experimentent-la-premiere-centrale-au-thorium
Savez-vous qu’il existe une énergie nucléaire « propre », sans danger, presque sans déchets, sans risque, sans pollution ? Ce « nucléaire vert » serait le thorium. Ce n’est pas une nouveauté car on connait ce combustible depuis la fin du XIXe siècle. Et pourtant, cette énergie magique n’a jamais réussi à percer, malgré tous les espoirs qu’elle nourrit. Jusqu’à aujourd’hui. En effet, les scientifiques du Nuclear Research and Consultancy Group (NRG) à Petten aux Pays-Bas, ont commencé la première expérience de réacteur de thorium à sels fondus. Cette expérience baptisée SALt Irradiation ExperimeNT (SALIENT) a été préparée en collaboration avec l’European Commission Laboratory Joint Research Center-ITU. L’Europe entre ainsi dans la course au Thorium.
L’ industrie nucléaire est contestée, décriée, combattue par les défenseurs de l’environnement de toutes obédiences. Ses dangers, depuis Tchernobyl et Fukushima, ne sont plus à démontrer. Les risques qu’elle suscite en matière d’opportunités d’armement atomique reprennent avec plus d’acuité que jamais, face aux folies nord-coréennes. Une énergie nucléaire plus propre que l’actuelle est pourtant possible. On la connaît depuis des décennies et pourtant elle a toujours été rejetée au profit du nucléaire à uranium. Histoire d’une malédiction.
Histoire d’une malédiction
L’histoire commence en 1828 sur l’île de Løvøy, en Norvège. A l’occasion d’une promenade, le jeune Morten Thrane Esmark découvre une pierre noire étrange. N’importe qui d’autre l’aurait jetée sur le bas-côté du chemin. Mais le jeune garçon est le fils d’un minéralogiste distingué, le professeur Jens Esmark. Hélas, celui-ci se déclare incapable d’identifier cette pierre noire. Il l’expédie donc au chimiste suédois Jöns Jakob Berzelius qui en fait l’analyse et s’empresse de la baptiser du nom du dieu scandinave du tonnerre, Thor. Le thorium était né. Mais on ne savait pas trop à quoi il pouvait servir. Il fut utilisé pendant quelques années pour les manchons à incandescence, mais sans réel succès. Il faudra attendre 1898 pour que Marie Curie, associée au chimiste Gerhard Schmidt, découvre la radioactivité du thorium. Puis plus rien ; le thorium est remisé au rang de curiosité scientifique.
Dans les années 40, l’Amérique veut en finir avec la guerre. Elle lance le fameux projet Manhattan qui réunit les plus éminents savants de l’époque pour développer l’arme absolue. L’industrie nucléaire naît, sous les auspices de l’armée. Après Hiroshima et Nagasaki, l’atome se révèle être une source d’énergie inouïe. Des projets de réacteurs nucléaires destinés à produire de l’électricité s’activent dans tous les labos. Deux écoles s’affrontent : les partisans de l’uranium et ceux du thorium. Les premiers voient dans leur minerai un gage de puissance militaire, les seconds défendent un minerai largement présent sur l’ensemble de la planète, et qui, à quantité égale, contiendrait 20 millions de fois plus d’énergie que le charbon. Dans les années cinquante, les premiers réacteurs expérimentaux au thorium sont construits mais le lobby militaire fait tout pour évincer ce concurrent gênant de l’uranium. Et réussit son opération d’étouffement de la filière thorium. Au premier rang des évincés figure le physicien américain Alvin Weinberg, viré de la direction du grand laboratoire d’Oak Ridge parce que tête de file des recherches sur les réacteurs au thorium « à sels fondus ».
Tous les réacteurs nucléaires transportent la chaleur sous forme d’un fluide destiné à faire tourner des turbines pour produire de l’électricité. Deux technologies s’affrontent : celle fonctionnant à eau pressurisée (pratiquée par quasiment toutes les centrales nucléaires actuelles) ; et celle dite des sels fondus. Dans le premier cas, si le réacteur surchauffe ou n’est plus suffisamment refroidi, c’est Tchernobyl, Three Miles Island ou Fukushima… Dans l’autre cas, avec les réacteurs à sels fondus, en cas d’incident grave de fonctionnement, les fluides se solidifieraient immédiatement, emprisonnant la radioactivité et l’empêchant de se diffuser dans l’environnement. C’est pourtant la première voie qu’empruntèrent toutes les industries nucléaires du monde, aussi bien pour leurs centrales que pour leurs sous-marins ou porte-avions. Le poids de l’industrie militaire oriente ainsi depuis soixante ans la filière nucléaire dans ses choix, jusqu’à aujourd’hui.
C’est ainsi que le thorium, malgré ses avantages apparents est évincé de la course à l’industrie nucléaire. Ce minerai est pourtant quatre fois plus répandu sur le globe que l’uranium. La France, par exemple, en possède dans son sol suffisamment pour alimenter en énergie toute sa population pendant 190 années. Ce combustible permettrait ainsi de décharger les pressions géopolitiques liées à la mainmise sur les minerais radioactifs. Le thorium dégagerait moins de déchets radioactifs. Si le nucléaire n’avait pas été inventé pour fabriquer des armes atomiques, nos centrales fonctionneraient sans nul doute avec des réacteurs à sels fondus de thorium. Et Tchernobyl comme Fukushima seraient restés des petits points insignifiants sur les cartes de géographie.
Mais l’histoire du thorium n’est pas terminée. Le recours à des réacteurs nucléaires verts, à sels fondus, refait surface et convainc même les écologistes les plus vindicatifs dans le combat contre le nucléaire.
Un peu partout dans le monde, des initiatives sont lancées : Bill Gates s’y intéresse, les chinois – pollués à mort par leur charbon – décident d’investir 350 millions de dollars dans cette filière « révolutionnaire ». En France, on est plus timide, avec un contrepoids majeur, celui de l’industrie nucléaire « classique » dans laquelle Areva et EDF se sont embourbés, avec notamment le réacteur EPR qui leur procure des cauchemars, mais qui fonctionne toujours à eau pressurisée. Alors, c’est 3.5 millions d’euros seulement qui ont été accordés au seul laboratoire français qui s’intéresse vraiment au thorium : celui de Daniel Heuer du CNRS-LSPC de Grenoble. Une mise ridicule dans une partie de poker qui s’annonce mondiale.
MSFR, le pari pour le nucléaire du futur
Depuis une quinzaine d’années, des chercheurs français du CNRS travaillent sur la conception d'un réacteur à sels fondus baptisé MSFR (Molten Salt Fast Reactor). Leur expérience dans ce domaine scientifique est reconnue au niveau mondial. Le scénario imaginé par les chercheurs français part d’un constat simple : la demande énergétique mondiale ne va cesser de croître et, avec elle, une forte augmentation de la part du nucléaire dans le paysage énergétique de notre planète. Selon eux, à l’horizon 2050, il est très difficile d’imaginer un développement du nucléaire fondé sur les technologies actuelles avec notamment des réacteurs à eau pressurisée fonctionnant à l’uranium enrichi. Outre les aspects environnementaux et la durée de vie extrêmement longue des déchets radioactifs dont on ne sait que faire, un tel choix entraînerait, selon les chercheurs, un épuisement des réserves mondiales en uranium en moins de 70 ans.
Il existe une seconde voie qui repose sur le développement de réacteurs à neutrons rapides (RNR). Ce sont des surgénérateurs utilisant le plutonium comme combustible et des systèmes de réacteurs à eau pressurisée. Ce type de réacteurs ne serait pas capable de traiter la demande attendue en 2050 et ne réglerait en rien les questions d’acceptabilité sociale liées aux problèmes de sécurité nucléaire.
Reste une troisième voie, celle des réacteurs à sels fondus-thorium. Ils nécessitent dix fois moins de matière fissile pour démarrer que les RNR. Ensuite, les déchets très radioactifs sont réduits de manière considérable. Enfin, les produits de fission et les déchets ultimes peuvent être retraités en continu. Ces arguments* incitent des chercheurs comme Daniel Heuer à imaginer un parc de réacteurs complémentaires, voire de micro-réacteurs de proximité.
Verra-t-on dans quelques années des réacteurs nucléaires verts fleurir dans nos campagnes ? À l’heure actuelle, seules la Chine, l’Inde et l’Indonésie travaillent sur les réacteurs de thorium à sels fondus. L’approche de la Chine implique une étape intermédiaire de l’exploitation d’un réacteur à lit refroidi aux sels fondus et l’Indonésie a manifesté son intérêt à travailler avec ThorCon pour tester un réacteur non alimenté à grande échelle avant de commencer ses opérations commerciales. L’Inde a quelques conceptions de réacteurs de thorium à sels fondus sur le papier, mais aucune ne reçoit beaucoup d’attention. Les scientifiques indiens s’intéressent davantage à un réacteur avancé à eau lourde alimenté par le thorium (Advanced Heavy Water Reactor) tandis le premier ministre indien envisage de conclure des contrats sur des réacteurs à eau légère (uranium) en provenance de Russie.
Aussi, l’initiative de NRG avec SALIENT aux Pays-bas renforce la concurrence au niveau international. Ce pays pourrait être le premier à proposer un réacteur commercial alimenté au thorium. Et cette expérience permet à l’Europe d’être en tête dans la quête de l’énergie commerciale à base de thorium après des décennies de retard. Un succès à Petten pourrait inciter des pays comme l’Inde à accélérer le développement de leur technologie. Cela peut aussi booster de nombreuses startups qui ont des idées intéressantes en la matière, mais qui ont dû mal à obtenir des financements. Serions-nous donc en train d’assister à la fin de la malédiction du thorium ?
http://french.china.org.cn/china/txt/2017-11/09/content_50056347.htm
Vue du ciel des avenues cachées par des grands arbres à Liuzhou, province du Guangxi .
GUILLAUME SUING﹡
C'est un fait connu : la Chine est confrontée à de nombreux de problèmes environnementaux. Évidemment on cite toujours le chiffre brut, jamais le chiffre par habitant (1)... mais il est désormais évident que le volontarisme de la Chine en matière de lutte contre la pollution de l'air et le réchauffement climatique, acté lors du Congrès du Parti communiste chinois en 2012, donne ses premiers fruits, qui sont de taille !
La Chine est en effet passée de la simple sanction financière des usines les plus polluantes (qui se maintient mais rencontre évidemment des freins locaux au niveau du secteur privé) au financement massif de vastes plans urbains de restauration de la qualité de l'air et de la biodiversité, ainsi qu'une politique opiniâtre de reconversion énergétique du territoire.
L'énergie propre
Concernant l'énergie, peu de personnes savent par exemple que des projets de centrales nucléaires chinoises reposaient initialement sur le principe de la « fission à sels fondus » (thorium) dont les Chinois furent les pionniers dans les années 70, s'opposant à celui de l'uranium (centrales nucléaires à hauts risques et à forte production de déchets radioactifs en France). Ce type de centrale (2), qui limite considérablement les déchets, n'est plus à l'étude en Occident faute de financement et sous la pression du lobby militaro-industriel : celui-ci recycle l'uranium appauvri pour l'armement, alors que les centrales à sels dissous n'en produisent pas, et utilise le même combustible pour les bombes atomiques. C'est faute de technologie que le pays a dû abandonner cette opportunité dans les années 70, mais la Chine a lancé en 2011 un projet de grande ampleur pour la mise en place de tels réacteurs, avec une ouverture prévue dans moins de vingt ans. Celle-ci ouvrira la voie d'une véritable révolution énergétique dans la région.
La Chine veut donc se doter d'énergies dites « propres » sur le plan des rejets de gaz à effet de serre (non produit par le nucléaire) et à haut rendement néanmoins, pour sortir de la très polluante industrie charbonnière qui domine encore le marché chinois.
La Chine s'est encore récemment illustrée en mettant en place cette année la première méga-centrale flottante à énergie solaire à Huainan dans la province de l'Anhui, et se place au premier rang mondial pour l'énergie hydroélectrique (renouvelable, non intermittente et sans déchet).
Des projets urbains de reboisement
Concernant les projets urbains, nous sommes face à une incontestable avant-garde : la Chine promeut dans plusieurs villes la construction de « villes-forêts » pour 2020, et ce n'est pas une « belle promesse », mais du concret ! La fameuse Liuzhou Forest City sera la première ville entièrement conçue pour l'amélioration de la qualité de l'air, de la biodiversité et les économies d'énergie. Elle pourra accueillir 35 000 habitants. Une ville similaire de 100 000 habitants est également prévue à Shijiazhuang, ainsi que deux grandes « tours forestières » dans la ville de Nanjing (prévues pour 2018), immeubles revêtus de 23 espèces d'arbres et de 2 500 arbustes.
Liuzhou Forest City abritera 40 000 arbres et plus de 100 espèces différentes, qui pourront accueillir la faune, notamment l'avifaune locale, et fournir à la ville une couverture thermique naturelle permettant des économies d'énergie l'hiver, et un ombrage suffisant l'été. Ce couvert végétal absorbera 1 000 tonnes de dioxyde de carbone par an et 57 tonnes de polluants, tout en produisant 900 tonnes de dioxygène. La ville sera entièrement autosuffisante sur le plan énergétique : l'énergie solaire et l'énergie géothermique en seront les ressources exclusives.
Grâce à la superposition des logements en tours, sa surface ne sera que de 175 ha pour laisser plus de place à la nature environnante, et elle sera connectée aux villes alentours par un réseau ferroviaire et routier entièrement électrique.
L'exemple de Liuzhou Forest City devrait nous faire réfléchir au-delà de l'anecdote. Propagande totalitaire ? Bluff géopolitique ? « Capitalisme vert » ? Nos écologistes occidentaux feraient bien de poser les questions qui s'imposent. À partir du moment où un pays s'est suffisamment développé économiquement (c'est le cas chez nous comme en Chine), pourquoi l'écologie politique se détournerait avec suspicion de tels « projets pharaoniques » « démesurés » (termes rencontrés dans la presse , ironique, mais forcée d'en parler) pour ne promouvoir que des solutions « familiales », « locales », au cœur d'un océan d'agrobusiness, de productivisme industriel débridé et de recherche capitaliste du profit maximum et immédiat ? N'est-il pas évident que les seuls projets viables et durables du point de vue de la protection de l'environnement à grande échelle ne peuvent s'appuyer que sur des politiques étatiques pensées, financées et planifiées par une économie nationale souveraine, jamais sur la libre entreprise et la concurrence inter-impérialiste ? N'est-il pas évident qu'à des échelles différentes, les seuls États à sortir du lot pour ce type de politique de protection environnementale soient Cuba et la Chine ?
Comme sur bien d'autres questions, de l'aérospatial aux grandes politiques industrielles dans les pays émergents, c'est bien le socialisme, c'est-à-dire la capacité d'investir massivement (et sans retour immédiat sur investissement), à l'échelle nationale et de façon directive dans des plans de protection des sols, des ressources énergétiques et de l'environnement naturel, qui s'avère le plus efficace et prometteur.
Même à un degré moindre, des pays ayant subi des reculs politiques liés à la disparition du camp soviétique dans les années 90, se placent d'emblée à l'avant-garde d'une véritable « révolution verte » dont nos militants écolo au sein des pays impérialistes se doivent d'étudier les résultats.
Notes :
(1) Huit tonnes de carbone produit par habitant et par an en Chine contre dix en Union européenne et vingt aux États-Unis.
(2) Dans le cas d'une surchauffe du réacteur des centrales fonctionnant sur ce principe, un système par dilution immédiate l'éteint instantanément via une réaction en chaîne provoquant la fonte d'un bouchon de contrôle : le sel fondu est à la fois le fluide porteur de chaleur et sa première barrière de confinement.
﹡GUILLAUME SUING est agrégé de biologie, professeur dans le secondaire et auteur d'un essai intitulé Évolution : la preuve par Marx (Éditions Delga 2016).
https://www.vice.com/fr_ca/article/qkg87m/pourquoi-canada-vend-des-reacteurs-nucleaires-futuristes-a-la-chine
Les réacteurs du futur pourraient fonctionner au thorium, réalisant un vieux rêve de l’industrie nucléaire.
Tandis que le premier ministre de la République populaire de Chine, Li Keqiang, se tenait devant le Parlement canadien aux côtés de Justin Trudeau en septembre dernier, un espoir nouveau naissait au sein de l'industrie nucléaire canadienne.
Les deux hommes supervisaient une cérémonie officielle de signature de contrat entre la Compagnie nucléaire nationale chinoise (CNNC) et le géant de l'ingénierie canadien SNC-Lavalin, propriétaire de la technologie de réacteur nucléaire CANDU. Cet accord permettra d'implanter prochainement les deux prochaines générations de CANDU à 100 kilomètres au sud-ouest de Shanghai.
L'industrie nucléaire canadienne est en plein boom, notamment grâce à la volonté du pays de réduire drastiquement ses émissions de gaz à effet de serre. Or, les équipes de SNC-Lavalin développent actuellement des technologies nucléaires avancées qui nous aideront à nous défaire progressivement de notre dépendance aux combustibles fossiles, et, adoptant cette logique, de nombreux écologistesont choisi de soutenir le développement du nucléaire.
Si tout se passe comme prévu, les réacteurs CANDU du site nucléaire de Qinshan fonctionneront grâce à des « combustibles avancés » : de l'uranium de retraitement, et plus tard, du thorium, explique Justin Hannah, directeur du marketing, de la stratégie et des relations publiques de la division CANDU du SNC.
Seuls une poignée de sites en Europe et au Japon sont capables de retraiter de l'uranium usagé aujourd'hui, et il n'existe aucune norme internationale sur ce processus. Pourtant, l'uranium de retraitement a beaucoup de potentiel, puisqu'il pourrait permettre de réduire considérablement les quantités de déchets radioactifs et de rendre les pays qui l'utilisent moins dépendants des importations d'uranium.
CANDU pourrait commencer à utiliser du thorium, ce qui, avec l'appui de la Chine, pourrait permettra de réaliser ce que les industriels appellent « le rêve du thorium. »
Le thorium a de nombreux avantages par rapport à l'uranium : il est trois fois plus abondant (et fournit une quantité d'énergie équivalente), et ne permettrait pas d'élaborer une arme nucléaire puissante car il ne produit pas de plutonium.
En revanche, il est très difficile à extraire. Son utilisation comme combustible est également très complexe, et on ne dispose pas encore de réacteurs et des chaînes d'approvisionnement adaptés. La perspective que les réacteurs CANDU soient en mesure d'utiliser du thorium, avec le soutien de la Chine, pourrait permettre de réaliser ce que les industriels appellent « le rêve du thorium », à savoir l'utilisation généralisée du carburant nucléaire le plus propre et le plus abondant que nous connaissons.
La Chine compte actuellement 36 réacteurs nucléaires en fonctionnement, 21 en construction, et souhaite doubler sa production d'énergie nucléaire d'ici 2021. La plupart des réacteurs existants sont des réacteurs à eau pressurisée classiques qui utilisent de l'uranium enrichi ; cependant, le pays a entamé une stratégie agressive visant à se procurer des réacteurs avancés capable d'utiliser de l'uranium de retraitement. La Chine a également commencé à stocker du thorium en masse, puisqu'il s'agit d'un sous-produit de l'exploitation minière de métaux - un marché que la Chine domine très largement.
La Chine montre un appétit croissant pour les énergies sans carbone, et le gouvernement a déclaré la guerre à la pollution provenant des centrales électriques alimentées au charbon. De plus, la technologie canadienne pourrait avoir une forte valeur stratégique.
« Ils ont à la fois du thorium, et de l'uranium retraité », a déclaré Hannah.
Justin Trudeau s'entretenant avec le premier ministre chinois Li Keqiang à Ottawa en septembre 2016. Image : Adrian Wyld/The Canadian Press
Le Canada devrait bénéficier, lui aussi, de cet accord sans précédent avec la Chine. « Cela pourrait faire de l'industrie nucléaire canadienne la meilleure au monde » a déclaré Jerry Hopwood, président du Réseau d'excellence universitaire en génie nucléaire, un partenariat entre 12 universités canadiennes, le gouvernement et l'industrie nucléaire canadiens.
La nouvelle entité commerciale sino-canadienne devrait être enregistrée en Chine d'ici l'été 2017, et les travaux de pré-construction devraient être réalisés entre 2019 et 2026, explique Hannah. Quant au thorium, il est prévu de l'utiliser à partir des années 2030.
Avant de savoir si le Canada pourrait un jour passer au "tout thorium", ce qui est certain, c'est que le pays procède des réserves d'uranium de grande qualité, en abondance. La transition vers le thorium ne va donc pas de soi, et dépendra essentiellement de facteurs politiques et économiques. « À l'heure actuelle, il n'existe aucun motif économique suffisamment fort pour justifier la transition, » explique John Luxat, expert en sûreté nucléaire à l'Université McMaster. « Les services publics ne souhaitent pas se passer de l'uranium pour le moment. Mais nous savons que ce sera possible, à terme. »
Hopwood estime qu'avec les nouveaux investissements dans le secteur de l'énergie sans carbone, la résurgence du nucléaire canadien pourrait créer la surprise.
L'industrie a connu un boost en 2016 suite au soutien de l'Ontario pour la remise en état de la centrale nucléaire de Darlington, et le plan lancé en 2015 pour prolonger la durée de vie des réacteurs nucléaires de Bruce Power devrait coûter environ 13 milliards de dollars. De plus, SNC envisage de construire un autre réacteur CANDU en Argentine.
Actuellement, les start-up canadienne du secteur nucléaire sont à la poursuite de nouvelles technologies. Terrestrial Energy compte, par exemple, construire un réacteur nucléaire à sels fondus (MSR) rentable d'ici les années 2020.
Depuis que le concept a été développé par le Laboratoire national d'Oak Ridge dans les années 1960, il est admis que ce système est plus sûr que les réacteurs actuels. Le concept de TE, petit et modulaire, est destiné aux communautés isolées – qui disposeront alors d'une énergie sans carbone facile d'accès, sans nul besoin des installations de l'industrie lourde.
Le combustible nucléaire utilisé dans un MSR est liquide et ne peut pas fondre, car il est chimiquement lié au liquide de refroidissement à base de sels fondus. Cela signifie qu'un défaut de refroidissement - comme ce qui est arrivé à Fukushima en 2011 - n'est pas possible, a déclaré Canon Bryan, co-fondateur de TE.
Le combustible fondu est très corrosif, et les MSR devront encore prouver qu'il ne présente aucun danger. TE a malgré tout recueilli près de 30 millions de dollars d'investissements et autres subventions non déclarées pour ce projet, et a requis une garantie de prêt d'un milliard de dollars auprès du gouvernement américain par l'intermédiaire de sa filiale américaine, explique Bryan.
Si le MSR de TE pourrait utiliser du thorium comme combustible à l'avenir, son objectif est avant tout de devenir rentable le plus vite possible ; cela signifie que la société devra se contenter d'uranium pour le moment.
« Le débat progresse rapidement », explique Jerry Hopwood. « Le fait que le Canada ait la ferme intention de lutter contre le changement climatique nous met dans une position de force ».
https://fissionliquide.fr/tag/chine/
CHINE
Fission liquide
Publié le 18 octobre 2015
Cette semaine un atelier au Laboratoire national d’Oak Ridge aux États-Unis a marqué le plus grand et le plus important rassemblement à ce jour des personnes qui travaillent pour donner vie à la technologie des Réacteurs à Sels Fondus (RSF).
Photo ci-dessus atelier ORNL 15-16 octobre 2015.
Photo : John Kutsch
Les objectifs de l’atelier étaient :
- 1. Commémorer et saluer le 50e anniversaire de l’année de mise en service du réacteur expérimental à sels fondus (en anglais : molten salt reactor experiment, MSRE), revenir sur les opérations réussies.
- 2. Créer un forum pour le partage des informations et de l’état d’avancement de plusieurs initiatives et programmes de R&D liées aux RSF, ainsi que des collaborations internationales qui se sont développées récemment avec l’émergence du regain d’intérêt pour les RSF.
Le réacteur MSRE a fonctionné entre juin 1965 et décembre 1969. Avec un combustible liquide composé de sels de fluorure, il a démontré la faisabilité d’une technologie de fission nucléaire intrinsèquement sûre, qui aurait la possibilité d’être compétitive en coûts avec les combustibles fossiles. Certains membres de ce programme étaient présents à l’atelier, et applaudis pour leur énorme accomplissement.
Un site internet a été créé pour l’atelier, avec l’ordre du jour, les participants, les présentations, photos et vidéos. Un fil Twitter a été alimenté en direct par le compte@MSRAssociation, avec une excellente synthèse et des photos.
Les jeunes entreprises à l’oeuvre sur le développement de cette technologie ont présenté l’avancement de leurs travaux, y compris Flibe Energy, Moltex Energy, Terrestrial Energy, et Thorcon Power.
Steve Kuczynski, le PDG de Southern Nuclear, une des plus grandes entreprises d’exploitation de centrales nucléaires aux Etats-Unis a dit qu’il croyait au profil de sécurité plus sûr et aux coûts de construction moins élevés des réacteurs à sels fondus.
Et il y a plusieurs nouveaux entrants sur la liste des entreprises qui travaillent sur la fission liquide. Jeff Latkowski, directeur de l’innovation chez Terrapower, l’entreprise financé par Bill Gates, a révélé qu’ils travaillent depuis 3 ans sur le développement d’un réacteur rapide à base de sels de chlorure. Terrapower a soumis une demande de financement au Département de l’Énergie des États-Unis pour avancer ce concept. Latkowski s’est dit soulagé de pouvoir enfin en parler en public. L’entreprise d’ingénierie canadienne Hatch a également présenté un nouveau concept sur lequel leurs équipes travaillent.
Il y avait meme une présentation par la commission de réglementation nucléaire des États-Unis, qui est critiquée par la communauté des réacteurs à sels fondus pour sa politique technique actuelle, qui permet uniquement l’exploitation des réacteurs à eau pressurisée sur le sol américain.
Mais c’est en Chine que l’avancement est le plus marqué.
Parmi les présentateurs était Hongjie Xu, directeur à l’Institut de Physique Appliquée de Shanghai (SINAP) du programme TMSR (Thorium Molten Salt Reactor). Xu a présentéune feuille de route qui montre que la Chine a le programme de R&D le plus avancé au monde pour cette technologie. Il a détaillé un plan en plusieurs étapes pour construire des réacteurs de démonstration dans les cinq prochaines années, avec un déploiement commercial autour de 2030. L’Institut prévoit de construire un prototype de réacteur de 10 mégawatts avec un combustible solide, ainsi qu’un réacteur à combustible liquide de 2 mégawatts qui permettra de démontrer le cycle du combustible thorium-uranium, d’ici 2020.
Hongjie Xu à Oak Ridge, le 15 octobre 2015.
Un site a été retenu pour ces réacteurs à DAFENG (大丰市), à 300km au nord de Shanghai, avec l’accord de la province de Jiangsu et un accord de principe de l’autorité de sécurité nucléaire chinois, le NNSA.
700 ingénieurs nucléaires travaillent sur les réacteurs à sels fondus au SINAP, a dit Xu, un nombre qui dépasse de loin les autres programmes de recherche de réacteurs avancés à travers le monde. La recherche est financée jusqu’en 2017, dit-il; au-delà de cette date l’Institut est à la recherche de nouveaux fonds du gouvernement central, du gouvernement de Shanghai, et du secteur privé. SINAP a signé récemment un accord avec le groupe Fangda, un conglomérat chinois de grande envergure qui fabrique des produits de carbone, fer et acier, et des produits chimiques, pour aider à développer les liquides de refroidissement à sels fondus pour les réacteurs.
« Je suis très confiant » que SINAP sera en mesure de porter son programme de réacteurs à sels fondus jusqu’à la commercialisation, dit Xu. « Parce que, en général, le gouvernement chinois a l’intention de soutenir le développement des futures technologies pour l’énergie nucléaire. Et le marché chinois est très grand pour ces technologies ».
Cet atelier a été jugé tellement utile par les participants qu’il pourrait devenir un événement annuel à Oak Ridge. Vivement les 51 ans du MSRE !
Voir aussi :
- Photos historiques du réacteur expérimental à sels fondus
- Brochure sur le réacteur experimental à sels fondus
- Article ORNL sur l’atelier d’anniversaire de 50 ans du réacteur MSRE
Certains textes de cet article ont été traduits de celui de Richard Martin, publié sur le site internet du MIT Technology Review.
https://fissionliquide.fr/tag/chine/
http://huet.blog.lemonde.fr/2018/01/08/le-nucleaire-chinois-accelere-en-2018/
En 2018, la Chine va accélérer son programme électro-nucléaire. L’un des événements attendus en sera la connexion au réseau du premier EPR opérationnel, Taishan-1, conçu par Areva. Pourtant, sa construction a démarré en novembre 2009, deux ans… après celle de l’EPR de Flamanville (qui vient de terminer ses tests à froid). Au delà de l’émergence de ce qui sera bientôt le plus important parc de réacteurs nucléaires, la Chine vise le très long terme. Avec une stratégie inspirée du modèle français : combustible usé retraité, usage du MOX (mélangeant plutonium et uranium appauvri), et développement de réacteurs dits « rapides » dans la perspective, lointaine, d’une raréfaction de l’uranium naturel. Le point sur cet acteur qui va bientôt dominer l’énergie nucléaire planétaire dans tous les segments de cette industrie.
Un parc de production construit à grande vitesse
La taille de la Chine – qui produit près du quart de l’électricité mondiale – explique à elle seule des chiffres montrant qu’elle va rapidement disposer du plus grand nombre de réacteurs en activité pour un seul pays. Aux 38 réacteurs en exploitation, vont s’ajouter en quelques années les 19 en construction. Soit 57, un de moins que les 58 d’EDF pour 63 GW de puissance installée. Mais le gouvernement chinois a déjà décidé d’aller nettement plus loin. Il vise entre 120 et 130 GW de puissance installée en 2030. Un scénario qui suppose toutefois que la Chine lance la construction de réacteurs en bords de rivières, alors qu’ils sont actuellement tous en bord de mer. Cette évolution devrait se poursuivre après 2030. En effet, même les 130 GW espérés en 2030 ne correspondrait encore qu’à 6 ou 7% de la production électrique du pays (contre un peu moins de 4% aujourd’hui).
La marge de progression sera donc encore importante dans l’objectif de décarboner une électricité actuellement produite avec du charbon pour près de 70% – provoquant une pollution urbaine désastreuse et une contribution majeure au changement climatique. A la moitié du siècle, la Chine pourrait donc exploiter au moins 100 réacteurs nucléaires… voire plus si elle souhaite obtenir une électricité massivement décarbonée. Et alimenter un parc de voitures électriques en croissance rapide pour diminuer la pollution urbaine et l’importation de pétrole.
Des technologies made in China
►Ce parc de réacteurs sera… chinois. Pour se doter rapidement des technologies nucléaires, la Chine a fait son marché partout. EDF et Areva (ex-Framatome) ont pris une part importante dans cet essor – au point que le système nucléaire chinois est truffé de francophones et que des hauts cadres d’EDF et Chinois suivent des formations communes. Ainsi les deux EPR de Taishan sont la propriété d’une co-entreprise entre le chinois CGNPC (70 %) et EDF (30 %). Mais les Français sont loin d’être les seuls. Filière à eau lourde canadienne (Candu), réacteurs de conception US (AP-1000 de Westinghouse), réacteurs russes (les VVER)… la puissance financière de la Chine lui a permis de tout tester. Et surtout de « siniser » tout cela, un peu comme EDF avec les réacteurs à eau pressurisée construits en France, dont la technologie est d’origine Westinghouse.
Cette « sinisation » s’opère à grande vitesse. Les contrats passés avec les constructeurs étrangers organisent le transfert de technologies et débouchent sur la fabrication en Chine de la plupart de composants au terme du processus sur quelques réacteurs.
L’EPR Taishan-1
Cette vitesse d’acquisition par les ingénieurs et industriels chinois se lit dans l’origine des composants lourds (cuve du réacteur, générateurs de vapeur) des deux EPR de Taishan. Alors que le premier va utiliser des éléments fabriqués au Japon et en France pour ou par Areva, le second sera équipé « made in China ». Pour les deux réacteurs Hualong-1 en construction à Fuking, des réacteurs dit de « génération 3 » comme l’EPR, la majorité des composants lourds sont fabriqués en Chine. Plus significatif : le projet de construire deux réacteurs Hualong… en Grande-Bretagne indique la rapidité avec laquelle la Chine passe d’importateur à exportateur de cette technologie.
Autonomie et retraitement
► Viser un tel parc de production nucléaire suppose de se garantir l’approvisionnement en combustible et de décider de la gestion du combustible usé. Jusqu’à présent, la Chine a visé son autonomie sur la partie « amont » du cycle du combustible : mines d’uranium, enrichissement en isotope fissile, fabrication des combustibles nucléaires. Même si elle s’est aussi approvisionnée en combustible auprès d’Areva qui assurera au moins 15 ans de combustible pour les EPR de Taishan. Mais elle vise désormais une gestion intégrée de « l’aval », dans une vision de long terme. La décision stratégique a été prise : à l’inverse des Etats-Unis, la Chine va adopter le modèle français : les combustibles usés seront retraités, l’uranium et le plutonium récupérés pour fabriquer de nouveaux combustibles dits MOX et les produits de fissions seront vitrifiés, comme à la Hague, dans la perspective d’un enfouissement géologique *.
* Le site de Bure, prévu, au départ, pour pouvoir accueillir les déchets des centrales nucléaires Françaises, deviendra, à terme, la poubelle pour les déchets d'autres centrales nucléaires hors de France...
La Chine a testé ses capacités sur ces technologies, avec un prototype de taille réduite pour le retraitement… qui n’aurait pas donné satisfaction. Sans vraiment surprendre les ingénieurs et chimistes du CEA et d’Areva. Si l’on se souvient de l’échec japonais pour la vitrification des déchets, manifestement, seules les équipes du CEA et d’Areva maîtrisent toute la chaîne du retraitement et de la vitrification des déchets ultimes. Pour passer à la taille industrielle compatible avec son futur parc de réacteurs, la Chine négocie avec Areva le transfert des deux technologies. Le retraitement par une usine similaire à l’UP3 de La Hague, d’une capacité de 800 tonnes de combustibles par an. Et une usine similaire à l’établissement Melox de Marcoule pour la fabrication de combustible MOX (à partir de l’uranium appauvri et du plutonium issu des combustibles retraités). L’accord de principe est déjà acté, la négociation porte sur le calendrier, le détail technique… et le prix. La négociation pourrait se conclure en 2018 pour une réalisation vers 2030, même si ce calendrier peut glisser.
Voilà pourquoi le site de Bure dvient si important, pour la France, mais aussi et surtout pour Areva...
La recherche sur les « rapides »
► L’option nucléaire chinoise comporte une vision de très long terme, qui passe par la maîtrise d’une technologie différente du parc actuel de production : celle des réacteurs dits « rapides ». Dans ces réacteurs, on ne cherche pas à ralentir la course des neutrons émis par les noyaux fissiles du combustible constitué à 20% de plutonium-239 et 80% d’uranium naturel. Ces neutrons peuvent être capturés par les noyaux d’uranium-238 (99,7% de l’uranium naturel) qui se transforment alors en plutonium-239, dont la fission dégage de nouveaux neutrons permettant la poursuite de la réaction en chaîne. Ainsi, les « rapides » font disparaître la limitation des ressources (1) minérales pour plusieurs siècles en multipliant par au moins 50 le volume d’électricité produite à partir d’une même quantité d’uranium naturel relativement aux réacteurs « lents ». Un élément de réflexion important pour les Chinois qui ne produisent sur leur sol que le tiers de l’uranium qu’ils utilisent, un autre tiers provenant de mines à l’étranger mais opérées par des industriels chinois, le dernier tiers étant acheté sur le marché mondial.
La Chine a mis en service en 2011 un petit réacteur rapide expérimental, de 20 MW, construit avec l’aide de la Russie. Mais, elle vient surtout, fin décembre 2017, de couler le « premier béton » d’un réacteur rapide de 600 MW à Xiapu, dans la province de Fujian (photo ci-contre). Ce réacteur de conception chinoise utilise le sodium comme fluide caloporteur, pour refroidir le coeur et en extraire la chaleur, similaire de ce point de vue aux réacteurs rapides Phénix et Superphénix qui ont fonctionné à Marcoule et Creys-Malville. Cette filière fait partie des pistes privilégiées par la coopération internationale sur les réacteurs du futur, dont le déploiement industriel n’est pas envisagé avant 2050. Toutefois, la feuille de route chinoise prévoit un réacteur rapide plus puissant, de 1000 MW, qui pourrait être construit dans les années 2030.
► La Chine ne se limite pas aux réacteurs rapides, mais teste également d’autres technologies pour le futur. En décembre 2017, la deuxième des deux cuves du réacteur de démonstration Shandong Shidaowan (baie de Shidao, province de Shandong) a reçu son couvercle. Ce réacteur dit HTR fonctionne à très haute température (750°C), utilise un combustible à l’uranium enrichi à près de 9% en uranium-235 (contre environ 4% dans les réacteurs à eau pressurisés standards) sous forme de petites billes placées à l’intérieur de billes de graphite et est refroidi à l’hélium. Il devrait entrer en service en 2018. Cette technologie présente plusieurs avantages en termes de sûreté et pour disposer de réacteurs de puissance moyenne.
(1) C’est le même objectif – s’affranchir de toute limitation des ressources – qui guide la R&D du CEA sur ce sujet, avec le projet de réacteur Astrid : le seul stock d’uranium appauvri conservé en France (300 000 tonnes) suffirait pour produire l’électricité du pays durant plus de mille ans. Le second avantage possible d’un tel réacteur est que les neutrons rapides cassent les noyaux des actinides mineurs en noyaux dont la période radioactive est beaucoup plus courte, diminuant drastiquement la durée de la nocivité des déchets nucléaires.
https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9acteur_nucl%C3%A9aire_%C3%A0_sels_fondus
Schéma de principe d'un réacteur à sel fondu à neutrons rapides.
Les vrais débuts avec le Thorium..
Tout avait déjà commencé bien avant, mais..
Photo ci-dessus de Shippingport reactor.
Le réacteur nucléaire de Shippingport a, au cours d'une irradiation expérimentale, démontré la faisabilité de la sur-régénération en spectre épithermique, avec un combustible uranium 233 sur support thorium.
Le réacteur nucléaire de Shippingport est situé à proximité de la centrale nucléaire de Beaver Valley sur l'Ohio enPennsylvanie à environ 35 km de Pittsburgh. C'est le premier réacteur à eau pressurisée à avoir produit de l'électricité, il a été mis en service le 2 décembre 1957, et maintenu en exploitation jusqu'en 1982.
Le réacteur était à l'origine un réacteur à eau pressurisée d'une puissance de 60 MWe dont la conception dérive directement du réacteur du premier sous-marin nucléaire Nautilus. L'amiral Hyman Rickover, père de la propulsion nucléaire navale américaine, en est le promoteur.
Deux objectifs étaient poursuivis à l'origine :
- préfigurer les réacteurs destinés à équiper les porte-avions de l'US Navy ;
- prototyper la production d'électricité à partir de la fission nucléaire.
Le réacteur est conçu pour utiliser de l'uranium enrichi à 93 % (les réacteurs les plus courants n'utilisent pas un enrichissement de plus de 5 % dans leur combustible).
Plusieurs années après sa mise en service (en 1977) il fut converti en réacteur à eau légère pressurisée surgénérateur(Pressurised Light-Water Breeder Reactor, PLWBR) capable du cycle thorium 232 uranium 233.
La cuve du réacteur de Shippingport lors de la construction.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_du_combustible_nucl%C3%A9aire_au_thorium
Le cycle du combustible au thorium décrit l'utilisation du thorium (232Th), un élément abondant dans la nature, comme matériau fertile permettant d'alimenter un réacteur nucléaire.
Le cycle du thorium présente de nombreux avantages théoriques par rapport à un cycle à l'uranium : le thorium est trois à quatre fois plus abondant que l'uranium, et notamment dans les pays qui sont susceptibles de construire des réacteurs dans le futur, comme l'Inde, le Brésil et la Turquie1. Ce cycle produit beaucoup moins de plutonium et d'actinides mineurs, engendrant moins de déchets à vie longue. De plus, sa matière fissile, l'233U, est très peu propice à une prolifération nucléaire du fait de la faible quantité d'232U qu'elle contient : un descendant très fortement irradiant de cet isotope rend cet uranium très facile à détecter et dangereux à manipuler sans moyens élaborés.
Son principal inconvénient est de ne pouvoir être atteint industriellement qu'après deux étapes intermédiaires : accumulation de 239Pu ou d'235U, puis production d'233U en réacteur pour initialiser le cycle du thorium proprement dit.
Le réacteur expérimental à sels fondus de thorium à Oak Ridge a fonctionné de 1965 à 1969.
HISTORIQUE
Le cycle du thorium a été caractérisé au laboratoire canadien de recherches nucléaires pendant la Seconde Guerre mondiale, par T.E. Cranshaw, P. Demers, A.C. English, J.A. Harvey, E.P. Hincks, J.B. Jelley et A. Nunn May2.
Des études de réacteurs au thorium avaient été lancées dès le milieu des années 1950, motivées par la crainte d'une pénurie d'uranium, et des réacteurs expérimentaux au thorium avaient été construits1. Différentes voies ont été proposées pour exploiter l'énergie du thorium. Les combustibles au thorium ont alimenté différents types de réacteurs, comme le réacteur à eau légère, le réacteur à eau lourde, le réacteur nucléaire à très haute température, le réacteur rapide refroidi au sodium, et le réacteur nucléaire à sels fondus3.
Avant 1960, l’énergie nucléaire est essentiellement orientée vers un usage militaire : avion à réacteur embarqué, sous-marin, bombe A. Parmi les nombreuses décisions menant à la poursuite de la filière uranium, la plus décisive a probablement été prise par l’amiral américain Rickover, directeur de Naval Reactors : il décida dans les années cinquante que le troisième sous-marin du type USS Nautilus serait alimenté avec de l’uranium 235 solide enrichi utilisant de l’eau pour refroidissement, car ce combustible peut parallèlement être utilisé pour produire du plutonium militaire. Le premier réacteur commercial a, en effet, été construit sur le même principe que celui du sous-marin, et les recherches scientifiques ont été orientées par ce choix politique. Le projet de bombardiers à réacteur embarqué est arrêté par l’avènement des missiles intercontinentaux, mais l’inertie de l’usage de l’uranium est en place et le thorium est « ignoré », selon les termes de Robert Hargreaves4.
Dans les années soixante, Alvin Weinberg, alors directeur du laboratoire national d’Oak Ridge, réalise le potentiel des réacteurs à combustible liquide (sel fondu) et leur compatibilité avec une forme liquide de thorium : le tetrafluorure de thorium. Weinberg pousse à expérimenter cette voie et obtient le financement nécessaire pour mettre en place le programmeMolten Salt Reactor Experiment (MSRE). Ce réacteur fonctionne entre 1965 et 1969 et est le premier à être testé avec les trois types de combustibles d’alors : l’uranium 233, l’uranium 235 et le plutonium 239. En particulier, l’uranium 233 avait été obtenu par transmutation de thorium. Le projet est définitivement abandonné en 1973 car il ne permettait pas de fabriquer du plutonium de qualité militaire. Weinberg est limogé par l’administration Nixon, car il militait en faveur d’un usage civil plus sûr utilisant les réacteurs à sels fondus (selon de nombreux auteurs)4,5,6.
En 1977, l’administration Carter présente un intérêt pour les réacteurs à sels fondus en raison des préoccupations du moment concernant le risque de prolifération nucléaire. L’expérience Shippingport devient le premier réacteur commercial au thorium et fonctionne avec succès durant 5 ans. Ceci démontre la faisabilité de l’usage du thorium comme élément fertile pouvant être converti en uranium 233 fissile5.
Récemment, un intérêt a vu le jour dans le développement de technologies basées sur ce cycle afin de prévenir la prolifération des déchets nucléaires7,8,9. En outre, l'abondance de la ressource profiterait à certains pays, comme l'Inde qui, avec environ un tiers des réserves mondiales, s'est clairement engagée dans la voie du thorium dans le cadre de son ambitieux programme de développement nucléaire civil1.
Des recherches complémentaires ainsi que des moyens financiers et industriels importants sont encore nécessaires pour la réalisation de réacteurs commerciaux. Il reste en particulier à affiner les procédés chimiques de retraitement en ligne du combustible, et à développer des cuves en alliages spéciaux capables de résister à la corrosion pendant les décennies que durera l'exploitation des réacteurs. La faisabilité de la technologie paraît cependant presque acquise, l'horizon 2025 étant avancé par les équipes de développement les plus en pointe, bien que cela dépende très certainement du niveau des investissements et de l'intérêt que les États, les industriels et les sociétés y porteront. En août 2010, trois éminents physiciens français10 ont rédigé une tribune contestant le programme ITER de recherche sur la fusion nucléaire, jugé hors de prix et irréalisable à court ou moyen terme, et préconisant plutôt l'intensification des recherches et des développements concernant les réacteurs de quatrième génération, en particulier ceux à sels fondus en cycle thorium. En janvier 2012, un avis de l'Académie des Sciences de Paris11 souligne l'importance pour l'industrie nucléaire de soutenir les recherches sur les technologies émergentes telles que les réacteurs de quatrième génération et la filière du thorium.
Préparation d'éléments combustibles mixtes thorium-uranium pour la Centrale nucléaire de Peach Bottom. Ce chargement de 682 éléments mixtes a divergé le 3 mars 1966.
https://fissionliquide.fr/tag/fission-liquide/
Le 9 janvier 2017 John Laurie a donné une présentation à la société des ingénieurs Arts et Métiers, 9 avenue d’Iena à Paris.
Cette conférence était l’occasion d’annoncer la création, le 1er janvier 2017 de la première entreprise française dédiée à la technologie des réacteurs à sels fondus, nommée Fission Liquide comme ce site.
La mission de cette entreprise est de connecter les parties prenantes dans cette technologie, de communiquer, de faire sortir le message. Elle n’est pas de faire de la recherche ou le développement d’un réacteur nucléaire.
L’offre de l’entreprise est un conseil indépendant, bilingue français / anglais. Son siège est à Versailles et son numéro SIRET est 824 773 774 00016.
En cliquant sur les icones ci-dessous vous retrouverez la présentation « Éco-modernisme et Fission Liquide » du 9 janvier en format Powerpoint et PDF, ainsi que sa transcription en format Word.
http://www.sortirdunucleaire.org/Le-reacteur-au-thorium-une-nouvelle-impasse
Après l’EPR, l’ITER… le réacteur au thorium ! Depuis les années 1950, études et expérimentations de réacteurs au thorium ont été menées. Est actuellement étudiée sa faisabilité notamment en Chine et en Inde, mais aussi au Japon, en Norvège, aux États-Unis, en France.
Les Chinois travaillent actuellement sur le réacteur à neutrons lents. Ils projettent d’étudier plus tard celui à neutrons rapides, beaucoup plus complexe, étudié actuellement en France.
Les Indiens travaillent sur un réacteur de type Candu alimenté en combustible solide, tandis que les Français étudient le réacteur à combustible liquide. Ne nous ferait-on pas continuellement miroiter de nouveaux réacteurs pour mieux nous faire accepter le nucléaire ? Pour nous faire croire que le nucléaire a encore de l’avenir ? Nous convaincre que sa haute technologie est incontournable pour produire suffisamment d’électricité ? Les promoteurs du réacteur au thorium mettent en avant ses prétendus « immenses avantages » par rapport à nos réacteurs actuels de type REP (Réacteur à Eau Pressurisée) :
Surgénération de la matière fissile (l’uranium 233) à partir du thorium, aux ressources abondantes ;
Sûreté, facilitée par l’état liquide du combustible. En cas d’urgence, le combustible s’écoulerait dans un réservoir de vidange immergé dans un bassin d’eau ;
Moindre risque de prolifération nucléaire ;
Flexibilité – L’état liquide du combustible permet une grande réactivité du réacteur, dont la puissance pourrait varier de près de 50 % en 10 minutes ;
Production réduite d’actinides mineurs, et un retraitement sur le site même.
La supériorité du réacteur au thorium sur les réacteurs actuels semble importante. Toutefois, un appareil peut avoir des avantages sur un autre, mais présenter des défauts majeurs. Étudions de plus près cette promesse de réacteur miracle…
Galet de Thorium purifié.
Le thorium, ou thorium 232 [1], est un métal lourd radioactif qui appartient à la même famille chimique (actinides) que l’uranium et le plutonium. Souvent associé aux terres rares, utilisées dans les nouvelles technologies, il est présent en petites quantités dans la plupart des roches. Il est principalement extrait du minerai de monazite. Ses ressources, estimées trois fois plus abondantes que celles de l’uranium, sont assez bien réparties sur la planète, en particulier en Turquie, Inde, Chine, Brésil, États-Unis, Canada, Australie, Afrique du Sud, Norvège. En France, 8500 tonnes de thorium [2] sont stockées, et il y a des gisements en Bretagne.
Mais l’abondance d’une matière ne justifie en rien son utilisation. Doit-on continuer à produire de l’électricité avec du charbon ?
Radioactif, de période [3] 14 milliards d’années, le thorium se désintègre très lentement en émettant des particules alpha [4]. Si elles ne sont pas dangereuses au contact de la peau, elles le sont à l’intérieur du corps, après avoir été avalées ou inhalées.
Thorium et uranium – L’inhalation de thorium est beaucoup plus dangereuse que celle d’uranium naturel, pour la même quantité de radioactivité ou à poids égal. [5]
Thorium et plutonium – Le thorium, joint aux descendants de sa chaîne radioactive, est trois plus radiotoxique que le plutonium. [6]
Seul, le thorium n’est pas un combustible. L’intérêt est de le transformer en uranium 233. Pour cela, il doit être bombardé de neutrons. Par capture de neutrons, le thorium 232 se transforme après plusieurs étapes en uranium 233, qui est un élément fissile [7] performant, ce qui facilite les réactions en chaîne.
L’uranium 233 [8] n’existe pas à l’état naturel, il ne peut que se former dans un réacteur.
Schématiquement :
L’uranium 233 produit toujours de l’uranium 232 (période : 70 ans). En se désintégrant, ce dernier génère des éléments qui émettent des rayons gamma très intenses (thallium 208 : 2,6 MeV). Une seule petite particule d’uranium 232 dans un poumon excède la dose limite réglementaire. [9]
Les présences d’uranium 232 et de ses descendants dans l’uranium 233 rendraient nécessaire l’utilisation de chaînes blindées et robotisées dans toutes manipulations. [10]
Démarrer et entretenir les réactions nucléaires avec le thorium, nécessite une quantité suffisante de matière fissile : uranium 233, uranium 235 et/ou plutonium 239. Tous trois peuvent servir à fabriquer des bombes. L’uranium 233, qui serait produit (surgénération, cf. infra) et stocké, est aussi efficace pour cela que le plutonium. La présence d’uranium 232 limite la possibilité d’utiliser l’uranium 233 pour fabriquer une bombe, sans l’empêcher totalement : « En principe, la séparation est réalisable, surtout si la sécurité de l’opérateur n’est pas une préoccupation première » affirme l’ingénieur nucléaire Arjun Makhijani. [11]
Quant au thorium, qui se transforme en matière fissile par capture de neutrons, il est l’une des matières visées par le traité sur la non-prolifération des armes nucléaires (TNP).
Le fait que le thorium soit utilisable dans différents types de réacteurs, ne signifie pas qu’il soit avantageux pour autant de s’en servir. Son utilisation dans nos réacteurs actuels (REP) [12] est possible mais n’a pas d’intérêt. On resterait avec les déchets, les dangers et les coûts élevés de ce type de réacteur. De plus, la présence de l’uranium 232 et de ses descendants aux radiations très énergétiques, rendrait le combustible usé encore plus dangereux, et impossible à retraiter avec les procédés utilisés à La Hague.
Schéma d’un réacteur à sels fondus (US Department of Energy)
Le réacteur à sels fondus (RSF) serait « la voie la plus prometteuse » comme réacteur au thorium. Dans ce type de réacteur, le combustible est liquide. Ce sont des sels fondus de fluorures [13] de thorium 232 et uranium 233 (22,5%) et de lithium (77,5%).
Le RSF contient 18 m³ de sels, dont moitié dans le cœur et moitié dans le circuit extérieur (échangeurs de chaleur, tuyauteries, pompes). Malgré leur poids important, une trentaine de tonnes, les sels circulent (pompes) très rapidement et en permanence, faisant le tour du circuit primaire en moins de 4 secondes (problèmes d’abrasion des matériaux). Si le circuit primaire est à pression atmosphérique (REP : 155 bars), en revanche la température est élevée, autour des 700°C (REP : l’eau sort de la cuve à 300°C). Le RSF aurait une puissance de 3000 mégawatts thermiques et d’environ 1000 mégawatts électriques (puissance moyenne des réacteurs actuels). [14]
Le RSF est conçu pour être surgénérateur, c’est-à-dire générer plus d’uranium 233 qu’il n’en consomme. Sinon il dépendrait d’autres réacteurs pour lui fournir la matière fissile nécessaire, ce qui n’a pas d’intérêt. La surgénération exige le traitement régulier des sels afin d’en extraire les produits capturant les neutrons (ce sont les produits de fission) car ils font baisser la production d’uranium 233. Le retraitement vise à enlever les produits de fission, réinjecter les actinides mineurs, et extraire l’uranium 233 produit en excès (qui est ensuite stocké).
A d’abord été étudié le RSF à neutrons lents (dit aussi « à spectre thermique »), le graphite servant à modérer la vitesse des neutrons. Il présentait de graves défauts : volume élevé de combustible à retraiter chaque jour, dégradation du graphite, risques d’incendie. [15]
Le CNRS étudie actuellement le RSF à neutrons rapides (dit aussi « à spectre rapide » – en anglais : MSFR, Molten Salt Fast Reactor), sans graphite. Plus complexe que celui à neutrons lents, il pose d’importantes contraintes, notamment sur la résistance des matériaux. Neutrons rapides, caractère corrosif de certains produits de fission (en particulier le tellure), haute température… quelle serait la durée du RSF ?
Le RSF est conçu pour produire plus d’uranium 233 qu’il n’en consomme. Encore faut-il pouvoir d’abord le charger en quantité suffisante de cet élément. L’uranium 233 n’existant pas à l’état naturel, les chercheurs proposent diverses solutions pour obtenir les 3,6 tonnes [16] nécessaires au démarrage :
Tapisser le cœur d’un REP d’une couverture de thorium, puis récupérer l’uranium 233 produit. Des dizaines d’années seraient nécessaires pour obtenir la quantité requise au démarrage d’un 1er RSF [17]. Et avec un retraitement de 40 litres de sels par jour (cf. infra), il faudrait 56 ans pour démarrer un 2ème RSF avec l’uranium 233 extrait de ce 1er RSF. [18]
Ou encore démarrer un RSF où le thorium serait transformé par un mix : plutonium et actinides mineurs des REP, mélangés avec de l’uranium 233 ou avec de l’uranium enrichi à 13 %. [19]
Il n’est possible d’utiliser ni le plutonium seul (il en faudrait 13 tonnes, quantité non suffisamment soluble dans les sels), ni l’uranium enrichi seul, qui devrait être trop enrichi (à 25 %). [20]
Le RSF génèrerait d’importants déchets radioactifs qu’il faudrait traiter, stocker, surveiller pendant des centaines d’années, des milliers d’années pour certains.
Ce seraient des produits de fission, en natures et quantités similaires à celles des réacteurs actuels. Hautement radioactifs pendant des centaines d’années, ces déchets sont classés dans la catégorie des plus dangereux : HAVL, Haute Activité à Vie Longue. Absorbeurs de neutrons, les produits de fission entravent la formation d’uranium 233, d’où la nécessité de les retirer. Gazeux, ils seraient extraits en continu par bullage d’hélium. Pour les autres qui sont solubles, 40 litres de sels seraient pompés chaque jour, d’où ils seraient extraits.
Les actinides seraient remis dans le cœur sauf 0,1 % qui sortiraient en déchets, n’ayant pu être séparés des produits de fission. Le thorium produit un actinide mineur très radiotoxique, le protactinium 231 (période : 33 000 ans), qui n’existe qu’à l’état de traces dans la nature.
Peu d’actinides mineurs sortiraient en déchets réguliers, mais le circuit primaire en contiendrait une forte quantité.
Petit calcul… Un RSF d’une puissance de 1000 MWe requerrait une charge initiale d’environ 3,6 tonnes d’uranium 233 et 26 tonnes de thorium. En fonctionnement, à l’équilibre, il y aurait près d’1 % d’actinides mineurs [21], soit environ 300 kg. À comparer avec les 960 kg d’actinides mineurs compris dans les combustibles usés déchargés des REP chaque année, soit 17 kg par REP (960/58).
La présence d’uranium 233 implique celle d’uranium 232 et de ses descendants (cf. supra). D’autres éléments se forment également. Le thorium n’est pas fissile, mais fissible, il peut fissionner sous un flux de neutrons rapides et générer des produits à période radioactive longue, comme le technétium 99 [22] de période 215 000 ans.
Il est avancé que le RSF nous débarrasserait des déchets nucléaires les plus difficiles à gérer. Mais une grande partie de ceux déjà produits sont vitrifiés et ne sont pas extractibles. En revanche, le RSF créerait des déchets radioactifs supplémentaires.
De plus, la surgénération n’est possible qu’avec l’uranium et le thorium. Si le RSF était alimenté avec du plutonium ou d’autres actinides produits par le REF, il ne pourrait plus être surgénérateur. [23]
En cas d’urgence, les sels s’écouleraient dans un réservoir… et après ? Le problème reste entier. Que fait-on de tous ces produits hautement radioactifs ? Comment en évacuer continûment et sûrement la chaleur ? Et si le réservoir est endommagé ? Le cœur peut aussi être endommagé, le combustible ne pas s’écouler…
En 2015, la commission européenne a alloué plus de 3 millions d’euros (pour 4 ans) au programme SAMOFAR (Safety Assessment of a Molten Fast Reactor) d’évaluation de la sûreté du RSF. [24]
Ce n’est que depuis 2008 que le RSF à neutrons rapides fait partie des 6 systèmes retenus par le Forum International Génération IV. Étudié au Laboratoire de Physique Subatomique de Grenoble, ce type de réacteur « n’existe aujourd’hui qu’à l’état de concept théorique » [25]. Les récentes publications du CNRS [26] l’attestent. Aucun réacteur de démonstration de ce type, même de faible puissance, n’a encore fonctionné. Sont ressassées les qualités de ce réacteur… mais technologiquement, le RSF est-il faisable ?Dans quel délai ? À quel coût ?
Délai – « en partant du principe que la décision de passer au cycle thorium est prise vers 2040 – hypothèse prenant en compte la durée de vie des réacteurs actuels – le MSFR (RSF à neutrons rapides) est introduit à l’échelle industrielle en 2070 » estime Daniel Heuer [27], directeur de recherche au CNRS.
Coût – « Nous avons l’espoir qu’il soit moins cher qu’un réacteur à eau pressurisée (...) Cela reste à vérifier » poursuit-il [28].
En France, ni EDF-Areva, ni le Commissariat à l’Énergie Atomique ne semblent beaucoup s’y intéresser. Les premiers souhaitent avant tout rentabiliser les infrastructures industrielles de la filière uranium. Le second développe un prototype de surgénérateur au sodium (Astrid, 600 MWe) qui a bénéficié de 650 millions d’euros dans le cadre du grand emprunt national de 2010. Ce réacteur est l’axe prioritaire de recherche et développement. Est juste assurée « une veille technologique » pour le RSF [29], d’où les faibles crédits alloués à son étude.
L’Ademe [30] a publié le 22 octobre 2015 le rapport « Vers un mix électrique 100 % renouvelable en 2050 » [31]. Il est montré que le scénario 100 % renouvelable est tout à fait réalisable, pour un coût raisonnable. Le RSF ? Le Réacteur où Se Fourvoyer, encore une impasse.
Chantal Bourry
https://www.arte.tv/fr/videos/050775-000-A/thorium-la-face-gachee-du-nucleaire/
Au cas où cela vous aurait échappé - pour nous en tout cas, c'était le cas - il y eut naguère aux Etats-Unis, de 1946 à 1961, l'idée de fabriquer un avion propulsé à l'énergie nucléaire, à l'instar des sous-marins. C'est une des pépites historiques que fait (re)découvrir ce passionnant documentaire titré "Thorium, la face gâchée du nucléaire". Si vous vous intéressez à l'évolution au cours des décennies post-deuxième guerre mondiale de l'emploi de cette source d'énergie phénoménale, nul doute que les flashes-back vers les périodes fastes de son développement vous instruiront. En clair, ne pas se laisser éblouir (ou dégoûter) par la promesse "d'atome vert" et le ton prophétique des premières minutes, mais se laisser porter par une histoire à rebondissements, narrée avec roublardise et aide habile du cinéma d'animation. La réalisation de Myriam Tonelotto est enlevée, qui anticipe sur son sujet austère, et multiplie les clins d'œil entendus au téléspectateur. La présence récurrente d'un casino avec poker menteur (les jetons reprennent le symbolique logo jaune et noir de la radioactivité), où gravitent des personnages peu recommandables, introduit un genre de sarcasme assez rare pour ne pas être souligné.
En fil conducteur, Alvin Weinberg. Ce physicien décédé il y a dix ans, transformé par la magie du dessin animé en bon papy du nucléaire, œil sagace et sourire en coin, fut initiateur d'excellentes idées qui n'ont pas percé, même si elles furent longuement testées. Pire, il fut même écarté de la direction du grand laboratoire d'Oak Ridge, affirme le documentaire, pour s'être trop interrogé sur la sûreté (1) des réacteurs nucléaires civils. Au cœur du récit, le développement d'une filière, celle dite aux "sels fondus", dans lesquels peut se diluer soit de l'uranium, soit du thorium (2) etc., matériaux dont la radioactivité est source de chaleur. Ces sels fondus ont l'avantage de transporter la chaleur (fluide caloporteur vers un autre circuit qui fera tourner des turbines) et de se solidifier très rapidement si jamais l'alimentation générale du réacteur venait à manquer, emprisonnant la radioactivité. En clair, ils sont beaucoup plus sûrs, insistent leurs concepteurs - notamment Dick Engel et Syd Ball, tous deux d'Oak Ridge, collègues et amis de Weinberg, plus tout jeunes mais très en forme - que les réacteurs actuellement en fonctionnement. Pour ces derniers, nul n'ignore plus les explosions dévastatrices qui ont eu lieu ces dernières décennies, en 1986 à Tchernobyl (réacteur intrinsèquement instable), en 2011 à Fukushima (perte de source froide, dégradation d'éléments du cœur des réacteurs, formation d'hydrogène et explosions, fonte des cœurs…), sans oublier Three Mile Island en 1979 (fonte du cœur).
Et l'avion nucléaire mentionné plus haut, que vient-il faire ici ? C'est justement parce qu'il fallait des astuces géniales pour compacter le nucléaire à placer dans une carlingue que l'idée d'un combustible liquide fut envisagée. Après que John Kennedy eut tué dans l'œuf (ou presque) ce programme d'avion à propulsion nucléaire – qu'un avion de ce genre s'écrase, cela aurait fait mauvais genre- le combustible liquide n'en disparut pas pour autant. En 1968, un réacteur à sels fondus fonctionnait bel et bien sous les pieds des opérateurs au grand laboratoire national d'Oak Ridge, que nous montre le documentaire. Seulement voilà, après la débauche de recherche et développement du projet Manhattan, avec l'aboutissement que l'on sait à Hiroshima et Nagasaki, les militaires continuant d'avoir la mainmise sur le sujet, un autre type de technologie tenait déjà le haut du pavé : le réacteur à eau pressurisée (3). C'est lui qui a équipé les premiers sous-marins nucléaires américains dès les années 1950, qui équipe les sous-marins français de la force stratégique aujourd'hui, et c'est cette même technologie qui été très majoritairement adoptée pour construire les réacteurs des centrales civiles productrices d'électricité à travers la planète. Cela, le documentaire le fait très bien comprendre, insistant sur les jeux de pouvoir et l'impact financier de certaines décisions prises dans le domaine du nucléaire il y a une soixantaine d'années et depuis.
Mais s'il n'y avait que des rappels historiques, il n'y aurait aucun suspense… C'est donc vers l'avenir que se tourne le documentaire, à son début et tout à la fin. Et (s')interroge : la filière " sels fondus ", qui plus est avec du thorium, quatre fois plus abondant que l'uranium et moindre source de déchets radioactifs (4), va-t-elle reprendre ? Incluse dans les programmes de recherche sur de futurs réacteurs nucléaires dits de "génération 4", miser sur elle ressemble effectivement à un coup de poker ! Si l'Europe donne quelques euros (3,5 M€, selon Daniel Heuer, CNRS-LSPC Grenoble, interviewé) pour faire des études de sûreté, ce sont les Chinois et les Américains qui y prêtent vraiment attention. "Si le financement était en place, nous pourrions construire un réacteur dès aujourd'hui", affirme ainsi Kun Chen, de l'Académie des sciences chinoises, qui pilote le programme "thorium et sels fondus". Question : à l'heure des énergies renouvelables type éolien ou solaire, quelle société va se dire prête à prôner une nouvelle filière nucléaire ? Pas la France, en tout cas, qui est actuellement embourbée dans son développement des EPR, géants à eau pressurisée qui donnent des sueurs froides (techniques et financières) à Areva et EDF.
1) A noter, le documentaire emploie en permanence le terme de "sécurité", là où on dit généralement "sûreté" (en anglais, security et safety), dans le jargon du nucléaire. Par ailleurs, toutes les déclarations que fait le personnage animé sont bien celles d'Alvin Weinberg, est-il affirmé au générique du documentaire.
2) Uranium vient du nom du dieu Uranus ; thorium du dieu Thor.
3) Pressurisée, l'eau peut monter à des températures élevées et, demeurant liquide dans le circuit dit " primaire ", transporter la chaleur venant du cœur radioactif du réacteur vers un autre circuit, dit " secondaire " qui fera tourner des turbines et produira de l'électricité.
4) Sa désintégration radioactive produit tendanciellement moins d'éléments dangereux et à longue durée de vie, comme les "actinides mineurs". Peut-être jusqu'à 80% de déchets en moins.
Voir les différents liens ci-dessous:
( et sinon les reprendre..en "copier-coller"..pour la saisie en recherche..)
https://www.youtube.com/watch?v=qHLUW3TAUqg
https://www.youtube.com/watch?v=qC8mf_p51cY
https://www.youtube.com/watch?v=M4MgLixMrz8
https://www.youtube.com/watch?v=Z0G8QxaYRds
https://www.youtube.com/watch?v=roAXuxkJku8
https://www.youtube.com/watch?v=bGDn2A_FlR0
Prochain volet, les centrales nucléaires à travers le monde, les dangers et risques,et..comment faire pour se débarrasser de tous ces déchets en stockage indéfini...
/https%3A%2F%2Fstorage.canalblog.com%2F25%2F02%2F1373605%2F132477587_o.jpg)
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