Figure 1. Thorium, numéro atomique 90 et poids atomique 232.0381.
le Thorium est le 90ème élément du tableau périodique, le deuxième élément le plus lourd sur Terre. Le Thorium est connu pour son potentiel de fournir de l’énergie nucléaire dans les réacteurs nucléaires, tout comme l’uranium qui est le combustible nucléaire dominant. Il a été découvert en 1828 par le chimiste suédois Jons Jakob Berzelius, qui l’a nommé D’après Thor, le dieu nordique du tonnerre., Un seul isotope du thorium se trouve dans la nature, celui du Thorium-232.
le Thorium est un élément « fertile », ce qui signifie que lorsqu’il absorbe un neutron, il subira une série de réactions nucléaires jusqu’à ce qu’il devienne un isotope « fissile », dans ce cas il devient de L’Uranium 233. Cet Uranium-233 peut ensuite être utilisé comme combustible nucléaire, car il se désintègre fournissant de l’énergie qui pourrait être utilisée dans un réacteur.
le Thorium est environ 3 fois plus abondant que l’uranium dans la croûte terrestre, avec une concentration de 9,6 parties par million., Dans des pays tels que l’Inde et la Chine, la quantité de ressources en thorium est beaucoup plus grande que la quantité d’uranium dont ils disposent, de sorte que le développement du thorium en tant que partie du combustible nucléaire est un domaine d’un grand intérêt.
le Thorium comme combustible
Figure 2. Le Thorium est contenu dans et produit à partir de la monazite, un minéral naturel.
Pour être utilisé comme combustible pour produire de l’électricité, le thorium doit passer par transmutation par absorption d’un neutron., L’Uranium 233 en est le sous-produit utile, car il est fissile et peut soutenir une réaction nucléaire en chaîne. Une fois L’Uranium 233 produit, il peut être séparé chimiquement pour être transformé en un nouveau combustible ou utilisé directement sous la même forme, comme dans les réacteurs à sel fondu. Les réacteurs CANDU peuvent actuellement brûler du thorium en tant que combustible, s’ils sont mélangés à de l’uranium, mais la CCSN n’a pas encore autorisé cela. Il y a tellement d’uranium disponible au Canada qu’il n’y a aucune raison de s’embêter.
de même que L’Uranium 238, un neutron est nécessaire pour que le thorium amorce sa transformation en combustible fissile., Un « conducteur » doit être utilisé pour cela afin de fournir ces neutrons, qui peuvent être de l’Uranium 233 ou 235, ou du Plutonium 239, qui sont tous difficiles à fournir. Les réacteurs fonctionnant au thorium utilisent l’uranium comme moteur, ils sont donc connus pour fonctionner sur le cycle du combustible Thorium-Uranium (Th-U).
avantages
le cycle du combustible Th-U présente des avantages intrigants par rapport aux réacteurs les plus courants qui utilisent le cycle Uranium-Plutonium. Tout d’abord, il peut être utilisé dans les réacteurs d’élevage thermique, alors que l’Uranium ne le peut pas., Cela signifie que si le combustible usé est retraité, il ne nécessitera plus de pilote D’Uranium 235, car l’élevage produit plus de combustible fissile que ce qui a été utilisé à l’origine (visitez la page du réacteur de sélection pour plus de détails). L’Uranium 238 peut également être élevé, mais il nécessite un réacteur d’élevage rapide, ce qui a augmenté les complications. Deuxièmement, le combustible Th-U ne produit aucun élément transuranique car il n’y a pas D’Uranium 238 irradié vers des éléments nocifs tels que le Plutonium, L’américium, le Cadmium, etc. Cela rend les déchets de thorium beaucoup moins nocifs sur de plus grandes échelles de temps.,
Inconvénients
L’utilisation du thorium comme combustible a quelques inconvénients aussi bien. Une vaste expérience du thorium dans l’industrie nucléaire est très rare, principalement en raison de l’utilisation régulière de l’uranium comme combustible, mais aussi parce que les projets expérimentaux ne sont pas aussi facilement financés que ceux qui ont déjà fait leurs preuves. Le Thorium est également un peu plus difficile à préparer, car des températures élevées sont nécessaires pour produire du combustible solide. Le combustible liquide, tel qu’il est utilisé dans un réacteur à sel fondu, ne rencontre cependant pas ce problème., Un autre inconvénient est la désintégration gamma impliquée dans le cycle Th-U, car certains noyaux filles ont des désintégrations gamma associées qui sont difficiles à protéger et coûtent donc plus d’argent pour le faire.
Thorium pour l’avenir du nucléaire
le Thorium a beaucoup de potentiel pour l’avenir de l’énergie nucléaire, cependant, il ya beaucoup d’idées fausses à la façon dont beaucoup de potentiel.
l’un des principaux avantages du thorium est qu’il y en a beaucoup; comme mentionné précédemment, il y a environ 3 fois plus de thorium que d’uranium dans la croûte terrestre., Cependant, actuellement, la quantité de thorium qui est économique à extraire est à peu près la même que l’uranium (voir réserve vs ressource). Donc, à moins qu’un pays ait beaucoup plus de thorium que d’uranium comme L’Inde et la Chine, le fait qu’il y ait plus de thorium n’influence pas les besoins actuels en combustible. À l’avenir cependant, les ressources connues de thorium pourraient devenir des réserves potentielles si elles sont économiques à poursuivre.,
réacteurs à sels fondus
article principal
un autre avantage est son utilisation dans les réacteurs à sels fondus (MSR), l’un des six réacteurs nucléaires de génération IV, mais les MSR ne sont pas exclusifs au thorium comme beaucoup de gens le pensent; ils peuvent et ont utilisé de l’uranium comme combustible, le premier réacteur de recherche MSR fonctionnant avec du tétrafluorure d’Uranium 235 dissous (UF4). Les réacteurs à sels fondus alimentés au Thorium sont souvent appelés réacteurs à Thorium à fluorure liquide (LFTR).
Le Thorium a cependant ses avantages dans un MSR., Les SRM peuvent traiter les produits de désintégration en raison de leur utilisation de fluides plutôt que de combustibles solides. Ceci est utile car lorsque le Thorium-232 absorbe un neutron, il se désintègre en Proactinium-233, qui a une demi-vie de 27 jours, et pourrait absorber des neutrons dans le réacteur, ce qui est indésirable. Par conséquent, le Proactinium – 233 peut être retiré, laissé pour se désintégrer en Uranium-233 (le combustible fissile souhaité), puis réintroduit dans le réacteur à un moment ultérieur.,
Il y a beaucoup d’optimisme pour le thorium, en particulier au sein de MSRs, et la recherche et le développement sont poursuivis par de nombreux pays à travers le monde, y compris le Japon, La Russie, La Chine, L’Inde, la France, et plus encore.
Vidéo
La vidéo ci-dessous est de l’Université de Nottingham périodique vidéos de projet. Ils ont créé une suite complète de courtes vidéos sur chaque élément du tableau périodique des éléments. L’équipe d’éducation à l’énergie n’est pas d’accord avec la déclaration dans la vidéo selon laquelle il existe une quantité relativement rare d’uranium dans le monde., En outre, l’implication dans la vidéo que l’uranium et le plutonium ont été utilisés dans les centrales nucléaires en raison de l’utilisation en temps de guerre est discutable.
