A) L'histoire du thorium

Au point de vue énergetique le thorium est plus dense que l'uranium et que le charbon,

par exemple, pour produire la même quantité d'énergie, il faut soit 1 tonne de thorium, soit 200 tonnes d'uranium et 3 500 000 tonnes de charbon.

Le schéma à gauche explique cet exemple

Le Thorium a été découvert dans la ville de Lørøya ( Norvège ), en 1828 par un pasteur de la région, amateur minéralogiste venu chasser le canard, il découvre le Thorium et ne sait pas identifier le minerai. Il décide donc d'envoyer un échantillon de Thorium au célèbre chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius en Suède, celui-ci identifia non seulement un nouveau minerai mais également un nouvel élément, il pris la décision de le nommer Thorium en référence à Thor le dieu scandinave du Tonnerre.

La première utilisation du thorium, fût pour les manchons de lampes à gaz incandescent, en 1884 par Auer von Welshbach. Ces lampes ont eu un grand succès, mais dans les années 1920, leur production fut arrêtée suite a l’avènement de l’électricité.

En France durant l'année 1897, Marie Curie découvre les propriétés radioactives du thorium. Ce n'est qu'en 1900, qu’Ernest Rutherford constate que le Thorium dégage une émanation radioactive qu’un courant d’air suffit à déplacer. Il constate aussi que cette radioactivité décroît jusqu’à disparaître en une dizaine de minutes, c’est ainsi que grâce au Thorium, Rutherford découvre la période (ou demi-vie) des éléments radioactifs .

En 1942, Glenn Seaborg, découvre qu’en bombardant du Thorium avec des neutrons on obtient une forme d’uranium qui n’existe pas dans la nature : l’Uranium 233. Cet uranium est fissile, donc capable d’entretenir une réaction nucléaire en chaîne, exactement comme le Plutonium qu’il a également découvert peu avant.

Pendant la seconde guerre mondiale, le projet Manhattan est lancé dans le but de créer une bombe atomique qui viserait l’Allemagne nazi. Glenn Seaborg est engagé dans ce projet pour savoir si l'uranium 233( Produit de fission du Thorium 232 ), pourrait être utilisé comme bombe nucléaire. Finalement, après de nombreuses recherches, ils s’aperçoivent qu'une bombe à l’uranium 233 exploserait toujours trop tôt, et abandonnent par la même occasion le cycle Thorium.

Pourtant, Glenn Seaborg venait de découvrir qu’un réacteur alimenté en Thorium 232, autrement dit en Uranium 233, serait capable d’entretenir une réaction en chaîne contrôlée. Un réacteur comme celui-là régénérerait son combustible, produisant si souhaité plus d’Uranium 233, c’est à dire de combustible nucléaire, qu’il n’en avait au départ. Cela convenait pourtant à la philosophie de l'époque, qui était de construire des surgénérateurs ( produit plus qu'il ne consomme ).

Dans l’équipe de Seaborg, un jeune physicien , Alvin Weinberg s’intéresse de près au thorium, pendant 30 ans avec son équipe il développent les réacteurs a sels fondu ou MSR( molten salt reactor ).

cette frise chronologique retrace l'histoire du thorium et de ses différentes utilisations au cours du temps, ci dessous le texte correspondant a la frise.

B) Propriétés physiques et chimiques

Les ressources de thorium sont estimées quatre fois plus abondantes que celles de l’uranium, elles sont assez bien réparties sur la planète. En particulier en Turquie, Inde, Chine, Brésil, États-Unis, Canada, Australie, Afrique du Sud, Norvège. En France, 10 000 tonnes de thorium sont stockées, et il y a des gisements en Bretagne.

Le thorium est un métal de la famille des actinides, son numéro atomique est le 90, il a 90 neutrons et 142 protons dans son noyau. Sa masse atomique est 232,0 g/mol et sa masse volumique de 11.7 g/cm3, pour finir son symbole est Th .

Le thorium se trouve principalement dans la monazite, pour l’extraire du sable de monazite il faut utiliser un acide inorganique comme l’acide sulfurique. Puis, il faut utiliser une phase organique, contenant une amine ( Une amine est un composé organique dérivé de l'ammoniac ).

Le thorium ne rouille pas, comme le fait le fer, mais il devient de plus en plus foncé jusqu’à devenir noir. La température de fusion du thorium naturel est de 1750°C, alors que son oxyde ( ThO2 ), a une température d’ébullition de 3300 °C . Les copeaux de thorium sont très inflammables dans l’air et en brûlant ils dégagent une lumière blanche, d’où son utilisation dans les manchons de lampes à gaz .

Le thorium a de nombreux isotopes, tous sont radioactifs, beaucoup ont une demi-vie de moins d’une seconde. Certains isotopes interviennent dans la réaction nucléaire du thorium, comme le Thorium 233 qui se désintègre en protactinium 233, qui à son tour se désintègre en uranium 233. Nous approfondirons ce point dans la deuxième partie .