Thorium

Thorium utilisé au Bhabha Atomic Research Centre à Mumbai en Inde (©photo)

Le thorium est un métal très lourd de couleur argentée. Il est abondant dans la croûte terrestre où il est présent sous la forme d’un seul isotope, le thorium 232(1). Le thorium se situe en fin du tableau de Mendeleïev (Z = 90) dans la famille des actinides, tout comme l’uranium naturel (Z = 92)(2).

Le thorium a été identifié vers 1830 en Norvège(3). Il possède des qualités physico-chimiques exceptionnelles : il ne fond qu’à 1 750°C et se vaporise vers 4 800°C (Pa). Il a de nombreuses applications industrielles comme matériau réfractaire, cathode en électronique, catalyseur en chimie, pour le cracking du pétrole, etc.

Le thorium 232 est très faiblement radioactif (demi-vie de 14 milliards d’années) mais il est fertile, c'est-à-dire qu’il peut se transformer par absorption d’un neutron en uranium 233, élément fissile(4). La fission de l’U233 est semblable à celle de l’U235 ou du Pu239, dégageant une énergie considérable et  produisant un minimum de déchets grâce à un très fort rendement global. Le couple Th232-U233 permet, comme U238-Pu239, la surgénération avec des neutrons rapides mais a également cette possibilité dans une moindre mesure avec des neutrons lents.

Une voie prometteuse semble être celle d’une utilisation du mélange thorium-uranium sous la forme de sel fluorés fondus, servant à la fois de combustible et de caloporteur dans un réacteur à sel fondus (RSF). Ce type de réacteurs a été retenu pour les développements de systèmes de 4e génération. L’Inde qui a d’importantes ressources de thorium consacre un programme important à l’utilisation de cet élément dans les surgénérateurs à neutrons rapides. En France, le CNRS (LPSC, IPN) étudie le RSF, la filière prioritaire restant le surgénérateur à neutrons rapides (CEA) utilisant le couple U238/P239 et refroidi au sodium.

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Sources / Notes
  1. Le noyau atomique du thorium possède 90 protons et 142 neutrons.
  2. Pour rappel, l’uranium est constitué de deux isotopes : l’uranium 238 (99,3%) et l’uranium 235 (0,7%) qui est le seul atome fissile présent dans la nature et utilisé industriellement pour produire de l’électricité.
  3. Thor est un dieu viking.
  4. Comme le fait l’uranium 238 en plutonium 239.