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RÉSUMÉ
Le cycle du combustible à base de thorium peut être envisagé en complément ou même en remplacement du cycle classique à uranium pour le fonctionnement des réacteurs nucléaires. Les différents problèmes soulevés par l'utilisation du cycle thorium à une échelle industrielle sont présentés, depuis l'amont du cycle jusqu'à l'étape finale de traitement du combustible usé et du recyclage des matières, ainsi que vis-à-vis de la gestion des déchets associés à ce cycle. Enfin on aborde quelques aspects génériques liés à la mise en oeuvre du cycle au thorium, en particulier les questions de non prolifération et d'économie.
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Dominique GRENÊCHE : Docteur ès sciences - Consultant (Société Nuclear Consulting) - Expert international
INTRODUCTION
Le thorium fut considéré dès le début du développement de l'énergie nucléaire comme un combustible potentiel pouvant éventuellement compléter voire même se substituer à l'uranium dont on craignait à l'origine la grande rareté naturelle. En fait, comme nous allons le voir dans cet article, le thorium ne peut pas constituer une véritable alternative à l'uranium car contrairement à celui-ci, il ne possède pas d'isotope « fissile » par des neutrons lents, mais il permet simplement d'en générer un, l'uranium 233 (U-233), par capture neutronique dans un réacteur nucléaire. Or, cet élément artificiel ainsi créé, qui est relativement stable (période radioactive de 160 000 ans), est un excellent isotope fissile pour les réacteurs « thermiques ». Il est même meilleur que l'uranium 235 (U-235) ou le plutonium 239 (Pu-239), d'où l'intérêt potentiel du thorium en tant que noyau « fertile ». C'est la raison pour laquelle, le cycle au thorium a toujours fait l'objet d'études significatives à travers le monde dont nous donnerons un aperçu dans cet article. Nous examinerons également les avantages et inconvénients de l'utilisation du thorium en réacteur ainsi que les défis technologiques qu'il faudrait surmonter pour une mise en œuvre industrielle du cycle au thorium.
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Caractéristiques techniques du cycle du combustible au thorium et défis industriels
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2. Histoire du développement du cycle au thorium
2.1 Expérience d'utilisation du thorium en réacteur
Au cours des premières années du développement de l'énergie nucléaire à des fins civiles, dans les années 1950 et 1960, un grand nombre de voies d'utilisation du thorium ont été étudiées, non seulement aux États-Unis et en ex-URSS, mais aussi en Europe et, dans une certaine mesure, en Asie .
pour illustrer l'intérêt qu'a suscité le thorium dès les premières années du développement de l'énergie nucléaire, on peut mentionner que le premier symposium international entièrement dédié au cycle au thorium s'est déroulé en 1962 aux États-Unis. Les proceedings de ce symposium ne sont malheureusement plus disponibles mais ceux du deuxième symposium qui s'est tenu à Gatlinburg (Tennessee) en 1966 peuvent être obtenus auprès du DOE sous la référence » CONF – 66025, ou à la librairie du Congrès américain sous la référence 67- 62083. On y trouve en particulier des études détaillées sur l'utilisation de combustibles au thorium dans différents types de réacteurs nucléaires.
L'impulsion initiale des études sur le cycle au thorium fut insufflée principalement par le développement des réacteurs à sels fondus (RSF) vers la fin des années 1950 aux États-Unis (une brève description ce type de réacteur nucléaire se trouve dans [BN 3 230], consacré aux réacteurs dits « de quatrième génération » dont ils font partie). Ces RSF sont en effet particulièrement bien adaptés au cycle thorium notamment grâce à la possibilité qu'ils offrent de retraiter le combustible « en...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LUNG (M.) - Perspectives of the thorium fuel cycle. - Analytical Center for Non-Proliferation – Seminar at the Joint Research Center (JRC), Ispra, Italie, juil. 1996.
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(2) - YONG (L.K.), KRICHINSKY (A.M.), CAMPBELL (D.O.), LAUGHLIN (S.S.), SANDERS (G.B.), VAN ESSEN (D.C.) - Competencies for the safe interim storage and management of U-233 at Department of energy facilities. - Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee 37830, 27 janv. 1997.
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(3) - BERARD (P.) et col - Fiche pédagogique sur le thorium. - Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), 1er août 2001.
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(4) - International Reporting Template for the Public Reporting of Exploration Results, Mineral Resources and Mineral Reserves. - Committee for mineral reserves international reporting standards (CRIRSCO), juil. 2006.
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(5) - AIEA – OCDE/AEN - Uranium 2009 : ressources, production et demande. - (dit « livre rouge »).
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