La Quotidienne de la Croissance

Réacteurs au thorium : quand le nucléaire devient vert

La production d’énergie, et particulièrement l’énergie électrique, fait régulièrement l’objet d’articles dans La Quotidienne et nos autres publications. Il faut dire que le sujet est à la fois important (nous consommons tous de l’électricité), polémique (nucléaire, éolien, chacun possède son avis sur l’énergie idéale) et politique (les Etats ne sont jamais loin lorsque l’on aborde le sujet).

Il y a quelques jours, nous revenions sur le rachat de Futuren par EDF. L’occasion de voir que malgré les centaines de millions d’euros engagés, ce rachat ne représente qu’une goutte d’eau dans l’océan de production électrique d’EDF. La structure de notre parc de centrales électriques fait que les énergies renouvelables (hors hydraulique) n’ont aucune chance d’avoir une influence significative sur le paysage énergétique.

Comme vous le savez, la production d’électricité d’origine nucléaire écrase tout en France. Que l’on parle d’argent, de puissance électrique ou de disponibilité de la ressource, l’atome a toujours le dernier mot.

Le premier réacteur nucléaire de la centrale de Chinon a été mis en service en 1963 il y a plus de 50 ans. Nous avons tous vécu la majorité de notre vie en utilisant de l’électricité nucléaire, et l’abandon total et immédiat de cette source d’énergie n’est plus envisagé par personne.

Régulièrement, de nouvelles techniques de production font surface. Dans cette série de Quotidiennes, nous nous intéressons à la filière des réacteurs au thorium qui fait grand bruit depuis quelques mois.

Comme souvent, cette nouvelle génération multiplie les promesses d’efficacité, de sécurité et de propreté accrues. Que faut-il en attendre ? Les réacteurs au thorium seront-ils le chainon manquant avant la tant attendue fusion nucléaire ? Rendront-ils la recherche d’autres sources d’énergie totalement obsolète ? Peuvent-ils concilier les considérations écologiques avec nos besoins de société industrielle ?

C’est ce que nous allons voir dans les prochains jours.

Toutes les centrales nucléaires ne se valent pas

Avant toute chose, clarifions la position des réacteurs au thorium dans la panoplie des différents types de centrales. Derrière la dénomination générique d’électricité nucléaire se cachent de nombreuses technologies.

Au fil du temps, les techniques de production évoluent ou disparaissent. La technologie Graphite-Gaz, pionnière du nucléaire civil, est aujourd’hui obsolète. Développée durant l’après-guerre par le CEA, elle a été un des piliers de la souveraineté nucléaire française portée par le général de Gaulle.

Après seulement six ans de fonctionnement des réacteurs UNGG (Uranium Naturel Graphite Gaz), le directeur d’EDF a annoncé sa volonté de construire quelques réacteurs à eau légère pressurisée (REP). Cette technologie, portée par l’américain Westinghouse, a été définitivement adoptée et a précipité la fin de la filière UNGG dès la fin des années 1960.

La filière REP a eu depuis les années 1970 les faveurs d’EDF. Le fameux EPR qui fait couler tant d’encre (et d’euros) est d’ailleurs un réacteur à eau pressurisée doté de sécurités supplémentaires et d’une puissance particulièrement importante de 1 600 MW.

En France (et aux Etats-Unis), il existe une relative homogénéité du parc électronucléaire. La quasi-totalité des réacteurs sont soit des REP, soit des REB (réacteurs à eau bouillante). Il faut aller chercher du côté de la Russie et de ses pays alliés pour voir des réacteurs de conception différente.

Lorsque ces réacteurs sont évoqués, c’est souvent pour rappeler que le critère principal retenu lors de leur conception n’était pas la sécurité ; la catastrophe de Tchernobyl ne tarde souvent pas à être évoquée.

Notre vision du parc électronucléaire est donc biaisée par cette homogénéité industrielle. Ces réacteurs tous semblables nous font oublier la diversité des études menées par les grands organismes de recherche.

Le CEA a été un des pionniers mondiaux dans la recherche nucléaire d’après-guerre. Il reste aujourd’hui une référence en termes de connaissance des procédés physiques en jeu et de maîtrise des contraintes industrielles nécessaires à la construction d’un réacteur.

Depuis les années 1950, les chercheurs de tous les pays occidentaux expérimentent différentes manières de mettre à profit la fission nucléaire. Les réacteurs au thorium font partie de la longue liste des architectures envisagées par les chercheurs.

Réacteurs à sels fondus : faites monter la température

La manière la plus intéressante d’utiliser le thorium est de l’employer comme combustible dans un réacteur à sels fondus. Ces réacteurs n’ont pas grand-chose à voir avec les vénérables REP. Dans un réacteur à sels fondus, le liquide sert à la fois de combustible et de fluide caloporteur. La réaction nucléaire n’est possible qu’à un endroit bien déterminé du circuit (là où se trouve le modérateur).

En cas de problème quelconque, il suffit donc de vidanger ce circuit de sels fondus loin du modérateur pour que la réaction s’arrête spontanément. Cette conception est beaucoup plus sûre que les réacteurs classiques où le combustible est confiné et où l’expérience a montré que l’arrêt en situation d’urgence n’est pas garanti.

Schéma d’un réacteur à sels fondus. Crédit : US Department of Energy

En fonctionnement, le liquide est maintenu à haute température dans l’ensemble du circuit (plus de 600°C). A l’intérieur du coeur, la température monte jusqu’à 900°C.

C’est cette chaleur de fournaise qui fait tout l’intérêt énergétique de cette technologie. Contrairement à l’eau, les sels de fluor ne risquent pas l’ébullition à pression ambiante, même à ces températures. Cela permet d’augmenter considérablement la température du fluide caloporteur (et par conséquent l’efficacité de la centrale) sans avoir à gérer de dangereux circuits sous pression en environnement hautement radioactif.

Une centrale thermique (qu’elle soit à gaz, à pétrole ou nucléaire) produit son électricité grâce à la différence entre sa source chaude et sa source froide. La source chaude est le réacteur, la source froide utilisée est généralement un cours d’eau. C’est pour cela que les centrales électriques sont stratégiquement placées près des grands fleuves : le débit important de l’eau permet de refroidir efficacement la centrale.

Les REP ont absolument besoin d’un refroidissement parfait pour garder un rendement acceptable. Comme leur source chaude ne peut monter trop haut en température, la source froide doit être rafraichie au maximum.

La très haute température atteinte dans les réacteurs à sels fondus permet d’imaginer un autre type d’installation. En mettant à profit la température beaucoup plus importante de la source chaude, la construction de centrales refroidies à l’air devient envisageable.

Au prix d’une modique perte d’efficacité énergétique, il deviendrait possible d’installer des centrales dans tous les endroits – et ils sont nombreux – où l’eau est trop précieuse pour être consacrée au refroidissement des centrales.

Imaginez-vous le bouleversement qu’apporterait cette modularité dans les installations de haute puissance ?

Ce n’est pourtant qu’un des avantages des réacteurs au thorium. Rendez-vous demain pour continuer ce tour d’horizon des promesses apportées par cette nouvelle technologie !

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