Bibliographie & annexes
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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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Histoire du développement du cycle au thorium
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1. Motivations pour l'utilisation de cycle au thorium
Dans cette section, on se réfère souvent à l'uranium pour présenter des analogies ou pour faire des comparaisons. Le lecteur non familier avec ces questions pourra consulter utilement l'article spécialement consacré à l'uranium [BN 3 571].
1.1 Place du cycle au thorium par rapport au cycle à l'uranium
Tous les réacteurs nucléaires de puissance [BN 3 020] qui fonctionnent dans le monde aujourd'hui utilisent l'uranium 235 comme élément fissile de base dans leur combustible (mélangé éventuellement à du plutonium recyclé dans des combustibles baptisés « MOX »). En effet, cet isotope de l'uranium est le seul isotope facilement fissile qui existe à l'état naturel [BN 3 011]. Or tous les réacteurs nucléaires de puissance sont justement des réacteurs à neutrons lents (on dit aussi réacteurs à « neutrons thermiques »). De plus, l'uranium introduit dans ces réacteurs (souvent sous forme enrichie en uranium 235) contient de l'uranium 238 qui se transforme partiellement en plutonium par capture de neutrons au cours de l'irradiation dans le cœur des réacteurs. Ce plutonium contient des isotopes également fissiles (plutonium 239 et plutonium 241) qui vont donc à leur tour pouvoir se fissionner au même titre...
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Motivations pour l'utilisation de cycle au thorium
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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