Le thorium 232 est seulement fertile. Lorsque le Thorium 232 capture un neutron, il se transforme en Thorium 233 , qui se désintègre rapidement en protactiniun 233 . 233Pa se désintègre à son tour en Uranium 233 . L'uranium 233 est un isotope très faiblement radioactif (demi-vie de 159-200 ans), mais il ne sort pas du réacteur. Cet uranium 233, qui n'existe pas dans la nature, est un excellent isotope fissile, ce qui facilite les réactions en chaîne. . C'est le combustible nucléaire essentiellement exploité par ce cycle.L’uranium 233 n’existe pas à l’état naturel, il ne peut que se former dans un réacteur. Quand U233 est bombardé par des neutrons thermiques, il s'ensuit une fission dans 92 % des cas. Cette transformation est très bien résumée dans ce schéma :

Le nucléaire

A) L'histoire du nucléaire :

Cette frise nous explique l'histoire du thorium depuis sa découverte jusqu'à nos jours.

B) Réacteur nucléaire à uranium :

L'uranium est une énergie nucléaire que l'on utilise dans une centrale appelée: centrale nucléaire à eau préssurisée.

Elle est composée de trois circuit: -le circuit primaire

-le circuit secondaire -le circuit de refroidissement

Circuit primaire : Dans le réacteur, la fission des atomes d'uranium produit une grande quantité de chaleur.
Cette chaleur fait augmenter la température de l'eau qui circule autour du réacteur, à 320 °C. L'eau est maintenue sous pression pour l'empêcher de bouillir

-Les barres de commande présente sur le schéma ci-dessus sont des pièces mobiles, servant à contrôler les réactions nucléaires en chaine.
-Le pressuriseur sert à maintenir l'eau à l'état liquide.

Circuit secondaire : Dans ce générateur de vapeur, l'eau chaude du circuit primaire chauffe l'eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur. La pression de cette vapeur fait tourner une turbine qui entraîne à son tour un alternateur. Grâce à l'énergie fournie par la turbine, l'alternateur produit un courant électrique alternatif.

Un transformateur élève la tension du courant électrique produit par l'alternateur pour qu'il puisse être plus facilement transporté dans les lignes très haute tension.

Le circuit primaire communique avec un deuxième circuit fermé, appelé circuit secondaire par l'intermédiaire d'un générateur de vapeur.

Circuit de refroidissement : À la sortie de la turbine, la vapeur du circuit secondaire est à nouveau transformée en eau grâce à un condenseur dans lequel circule de l'eau froide en provenance de la mer ou d'un fleuve. Ce troisième circuit est appelé circuit de refroidissement.
En bord de rivière, l'eau de ce 3e circuit peut alors être refroidie au contact de l'air circulant dans de grandes tours, appelées aéroréfrigérants.

Les 3 circuits d'eau sont étanches les uns par rapport aux autres.

Le fait que le thorium soit utilisable dans différents types de réacteurs, ne signifie pas qu’il soit avantageux pour autant de s’en servir. Son utilisation dans nos réacteurs actuels présentés juste avant, est possible mais n’a pas d’intérêt. On resterait avec les déchets, les dangers et les coûts élevés de ce type de réacteur. Donc le réacteur à sels fondus serait « la voie la plus prometteuse » comme réacteur au thorium.

C)Réacteur à sel fondus

Avant toute chose, il faut savoir que la production d’énergie, dans ce type de réacteur (LFTR) a lieu en deux phases. D'abord, l'injection et fission du combustible et ensuite la production d’électricité. Nous allons maintenant approfondir chacune de ces phases.

D'abord, la solution de sels fondus d'uranium 233 est injectée dans la cuve du réacteur. Le combustible entre alors en fission grâce à l'uranium 233, présent en quantité suffisante pour déclencher une réaction en chaîne. Cette réaction génère de l’énergie thermique (chaleur) et la solution monte en température (800° C). Elle permet également de renouveller le combustible. En effet, la cuve du réacteur est cerclée d'une couverture fertile, où une solution de sels fondus de thorium est introduite. Les atomes d'uranium 233 se bombardant mutuellement de neutrons engendrant une chaleur intense et activant le processus de transformation du thorium 232 en uranium 233 (voir I).

Ensuite, de l’électricité est produite. Le sel d'uranium chauffé circule très vite : il fait le tour du circuit en quelques secondes. A travers l’échangeur de chaleur , le circuit secondaire récupère l’énergie et s’échauffe à son tour . Le circuit secondaire transmet sa chaleur à une turbine à vapeur qui sert à produire du courant.

En définitive, cette réaction pourtant très simple permet de transformer une énergie nucléaire en énergie thermique, qui est elle-même converti en électricité.

Ce type de réacteur repose sur l'utilisation d'un sel fondu, par exemple de fluorure de lithium et de fluorure de béryllium, servant à la fois de fluide caloporteur, de combustible et de première barrière de confinement. Le réacteur prend la forme d'une cuve métallique contenant le sel à haute température (600 à 900 °C) mais à pression ambiante.

La mise en marche du réacteur :

Afin d'étudier le fonctionnement du réacteur, nous devons d'abord en présenter sa mise en marche. Le thorium étant 4 fois plus abondant que l'uranium dans la croûte terrestre, son utilisation en tant que combustible fut envisagée dès les débuts du nucléaire. Cependant, le thorium 232 ne peut être utilisé directement comme combustible nucléaire. En effet, celui-ci est un isotope fertile et non fissile.

Isotope fertile : les noyaux fertiles, qui ne sont fissiles qu’au contact d’un neutron ayant une énergie suffisante. Ce sont par exemple le thorium 232, l'uranium 238, le plutonium 240.

Isotope fissile : les noyaux « fissiles », qui sont susceptibles de subir une fission, quelque soit l’énergie des neutrons qui les percutent. C’est notamment le cas des isotopes 233 et 235 d'uranium , des isotopes 239 et 241 du plutonium.

Ce type de réacteur fut testé avec succès à Oak Ridge, en 1965. Cependant, ce réacteur expérimentale présente plusieurs problèmes, essentiellement du à la présence de graphite dans le coeur du réacteur. Le graphite a une durée de vie limitée (2 à 5 ans), il fait croitre le risque d'incendie. De plus, le graphite une fois irradié est difficilement retraitable ou stockable. Ce modèle ne répond donc pas a nos attentes, comme source d’énergie du futur.