Une énergie nucléaire plus propre ?

Des sénateurs représentant plusieurs États occidentaux, dont Orrin Hatch de l'Utah et le chef de la majorité au Sénat Harry Reid, du Nevada, travaillent sur une législation visant à promouvoir le thorium. Ils disent que c'est un combustible à combustion plus propre pour les centrales nucléaires, avec le potentiel de réduire de moitié les volumes de déchets nucléaires de haute activité.

Un éclat plus propre : Les capsules de thorium et d'uranium dans ce réacteur de recherche de l'Institut Kurchatov de Russie pourraient aider à réduire les déchets des centrales nucléaires existantes et futures. Kurchatov et Thorium Power, basés à McLean, en Virginie, transforment les capsules en barres de combustible de 3,5 mètres destinées à être utilisées dans les centrales électriques commerciales.

Ils craignent que le combustible irradié des réacteurs nucléaires ne se retrouve dans leurs États, a déclaré Seth Grae, président du développeur de la technologie du combustible au thorium. Puissance du thorium , basé à McLean, en Virginie.

Les chiens de garde nucléaires disent que la technologie de Thorium Power a un réel potentiel. De plus, ils disent que la législation est nécessaire. Cela obligerait le ministère de l'Énergie (DOE) et la Commission de réglementation nucléaire, qui réglemente l'industrie nucléaire, à créer de nouveaux bureaux dans les agences pour étudier les options de thorium-combustible et promouvoir leur utilisation à l'étranger.

Cela a beaucoup de sens à mon avis, déclare Thomas Cochran, directeur du programme nucléaire à la Conseil de défense des ressources naturelles , à Washington. Il dit qu'une action du Congrès est nécessaire pour surmonter la résistance au sein du DOE à l'exploration du thorium.

Utiliser le thorium dans les réacteurs existants signifie repenser le cycle du combustible nucléaire à cycle unique utilisé aujourd'hui dans la plupart des pays, y compris les États-Unis. Le cycle commence avec du combustible à base d'oxyde d'uranium enrichi en isotope d'uranium fissile U235. La fission de l'uranium dans un réacteur génère de la chaleur pour entraîner les turbines d'une centrale nucléaire et produit un mélange hautement radioactif de produits de décomposition de la fission, notamment du plutonium qui peut être récupéré pour fabriquer des armes nucléaires. D'autres produits de fission ralentissent la réaction en chaîne, nécessitant le remplacement du carburant tous les un ou deux ans. Le combustible usé est évacué et stocké sur place, en attente d'enfouissement.

Le DOE travaille sur un dépôt de déchets de haute activité à Yucca Mountain, dans le Nevada. Mais l'installation n'ouvrira pas avant au moins une décennie, et il y a peu de volonté politique de construire plus de tels sites. Pendant ce temps, Stockage privé de carburant , basée à Salt Lake City, procède à un site de stockage provisoire controversé sur des terres amérindiennes, avec une licence de 20 ans et une option de renouvellement. C'est toute une escale, dit Grae.

Thorium Power a été lancé en 1992 pour commercialiser un procédé permettant de réduire la quantité de déchets toxiques produits par les réacteurs traditionnels. Le processus a été développé par le regretté scientifique nucléaire Alvin Radkowsky, un concepteur fondateur des réacteurs de la marine américaine et des premières centrales nucléaires commerciales. Le schéma de Radkowsky repose à la fois sur des combustibles au thorium et à l'uranium, ce qui le rend plus complexe en amont. Mais cela permet de conserver plus longtemps la majeure partie du combustible dans le réacteur et de produire des déchets moins toxiques.

Chaque assemblage combustible contient un mélange de deux crayons combustibles différents. La majorité sont des tiges contenant des pastilles d'oxyde de thorium. Le thorium ne peut pas entretenir une réaction en chaîne à lui seul comme le peut l'U235, mais il peut absorber les neutrons pour former un autre isotope fissile de l'uranium qui le fera : U233. Dans la conception de Thorium Power, ces neutrons sont fournis par les barres restantes, qui sont des alliages solides de zirconium et d'uranium fissile enrichi en U235.

Grae dit que les assemblages de combustible hybride de Thorium Power sont conçus pour remplacer le combustible à l'oxyde d'uranium dans les réacteurs à eau sous pression, la conception de réacteur la plus courante dans le monde. Les réacteurs ne nécessitent que des modifications minimes. L'ajustement le plus important est l'utilisation de grues plus précises pour insérer et retirer les assemblages combustibles afin de permettre l'extraction séparée des barres d'uranium. Grae dit que c'est la clé de la réduction des déchets car la majeure partie du thorium reste dans le cœur du réacteur pendant neuf ans. (Les barres d'uranium, comme le combustible conventionnel à base d'oxyde d'uranium, sont échangées plus fréquemment.)

Thorium Power prévoit de tester ce système de combustible d'ici trois ans, en commençant par un réacteur à eau sous pression en Russie. Les tests seront menés en partenariat avec le Institut Kurchatov , un centre de recherche nucléaire à Moscou. L'institut teste l'endurance des matériaux combustibles de Thorium Power depuis quatre ans tout en développant simultanément un processus d'extrusion d'uranium-zirconium pour produire les barres de 3,5 mètres utilisées dans les réacteurs russes.

Si les barres durent, les experts s'attendent à ce que le projet de Thorium Power réussisse car le concept de combustible hybride thorium et uranium est déjà éprouvé. Plusieurs des premiers réacteurs nucléaires refroidis au gaz des années 1950 et 1960 utilisaient un schéma de combustible d'amorçage et d'enveloppe conceptuellement similaire à celui de Thorium Power. Et quelques premiers réacteurs refroidis à l'eau, comme le premier réacteur d'Indian Point, dans l'État de New York, fonctionnaient dans les années 1960 et 1970 avec des barres de combustible remplies d'un mélange de thorium et d'uranium. Cependant, le thorium est tombé en disgrâce à mesure que l'industrie nucléaire s'est normalisée autour de l'uranium, en particulier après que le combustible d'uranium ait chuté à des prix extrêmement bas à la suite de l'accident de Three Mile Island en 1979.

Jeter du combustible tous les deux ans semble moins attrayant aujourd'hui, avec la hausse rapide des prix de l'uranium et l'accumulation de déchets de haute activité dans les réacteurs commerciaux à travers les États-Unis. Le combustible au thorium répond également aux préoccupations croissantes concernant la prolifération des matières fissiles qui pourraient être utilisées dans les armes nucléaires. Les sous-produits du thorium produisent un rayonnement gamma intense, ce qui les rend difficiles à manipuler par les futurs fabricants de bombes. Thorium Power concentre ses efforts de commercialisation sur les pays en développement du Moyen-Orient, d'Asie et d'Amérique latine qui cherchent à construire leurs premiers réacteurs ; Grae parie qu'une conception qui empêche la prolifération des armes nucléaires rendra les réacteurs plus faciles à financer dans ces pays. L'entreprise se tourne également vers l'Inde, qui espère exploiter ses importantes réserves de thorium.

Le défi pour les partisans du thorium est que le DOE préconise déjà un autre cycle du combustible qui promet de réduire les déchets et de gérer les risques de prolifération : un cycle du combustible dit fermé, dans lequel le retraitement chimique récupère le plutonium du combustible d'uranium usé pour le réutiliser dans les réacteurs conventionnels.

Le retraitement est au cœur de la mission du DOE Partenariat mondial pour l'énergie nucléaire (GNEP), par lequel les principaux acteurs nucléaires tels que les États-Unis garantiraient l'approvisionnement en combustible d'uranium aux pays qui promettent de restituer le combustible usé, le plutonium à l'intérieur duquel pourrait être utilisé pour fabriquer des armes nucléaires.

Le GNEP a de nombreux critiques qui soutiennent que le retraitement du combustible usé sera coûteux, augmentera plutôt que limitera le risque de détournement de matières fissiles et fera peu pour réduire les volumes de déchets de haute activité. Le plan du DOE est de brûler le plutonium récupéré en le mélangeant avec de l'uranium. Cela produit un combustible usé plus chaud et plus toxique qui ne peut être brûlé que dans des réacteurs surgénérateurs. Ces réacteurs se sont, à ce jour, révélés irréalisables à l'échelle commerciale. (Voir La meilleure option nucléaire.)

Grae insiste sur le fait que Thorium Power pourrait bénéficier, à long terme, d'un retraitement accéléré car son système de combustible offre un meilleur débouché pour le plutonium récupéré : en remplaçant l'uranium comme source de neutrons pour les barres de combustible au thorium de Thorium Power. En 2005, le géant de la technologie nucléaire Westinghouse a évalué le système de Thorium Power comme une option pour brûler le plutonium militaire excédentaire, et la société a prédit que cela serait nettement moins cher, plus rapide et plus efficace que la combustion de plutonium avec de l'uranium.

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