L’énergie de demain?

Par Jean-Christophe de Mestral, physicien, auteur de L’Atome Vert (Favre, 2011), et un des initiateurs de Transmutex.

Après le désastre de Fukushima, en 2011, le parlement suisse, dans le sillage de l’Allemagne, a débattu de l’opportunité de sortir du nucléaire. Pas une fois, au cours de ces débats, n’a été mentionnée la possibilité de mettre en avant une solution qui avait été imaginée et largement testée dès les années 60: les centrales au thorium.

On connait la suite des discussions en Suisse: fermeture graduelle des centrales nucléaires actuelles à l’uranium, réduction drastique de la consommation d’énergie d’ici 2050 et pour le solde, sources renouvelables et, peut-être, une ou deux usines à gaz. Un point cependant en faveur du nucléaire: le principe de la recherche était maintenu et la loi sur l’énergie nucléaire complétée par un article, le 74a, qui précise que le conseil fédéral fait un rapport régulier au parlement sur l’avancement de cette technologie. Cette clause n’a évidemment de sens que si l’on considère certaines conditions remplies, la Suisse pourrait s’intéresser à nouveau au nucléaire. Il faut dire qu’avec les barrages, c’est la source d’électricité «en ruban», indépendante des conditions météorologiques, la moins carbonée que nous puissions trouver.

A priori, les conditions à remplir concernent d’une part la sécurité de l’installation et d’autre part une très faible production de déchets radioactifs par unité de courant produit. C’est là qu’intervient le thorium, métal appartenant à la même famille que l’uranium (c’est un actinide) mais un peu plus léger. Il est bien réparti sur la planète, est quatre fois plus abondant que l’uranium et, contrairement à ce dernier, son oxyde naturel a l’avantage de ne pas être soluble dans l’eau. On le trouve donc sous forme de filon.

Le fait que le thorium soit plus léger que l’uranium a pour conséquence une production pratiquement nulle de plutonium et d’éléments plus lourds dans un réacteur, contrairement à toutes les centrales qui utilisent de l’uranium. C’est important, puisque ce sont précisément ces éléments «lourds» qui constituent la partie la plus problématique des déchets actuels: haute radioactivité et durée de vie qui se chiffre en centaines de milliers d’années. En revanche, le contraste avec les déchets issus du thorium est énorme: 83% sont stabilisés en 10 ans à une valeur qui équivaut à de la cendre de charbon, et les 17% restant doivent être stockés pendant 300 ans. Mais ça, nous savons le faire de manière sécuritaire.

Un très faible impact environnemental

L’avantage du thorium ne s’arrête pas là: à titre de comparaison, dans un réacteur classique à eau pressurisée et à puissance produite égale, il faut extraire de la mine 100 fois moins de thorium que d’uranium naturel! L’impact sur l’environnement est donc réduit d’autant.

En matière de sécurité de fonctionnement de l’installation, le principe est de concevoir un réacteur ne possédant que des sécurités passives. En d’autres termes, ce sont les lois de la physique qui empêchent le cœur de surchauffer, et non un quelconque système qui doit être activé en cas de nécessité. Et ces sécurités passives peuvent se cumuler dans un système.

C’est dans cet esprit que Carlo Rubbia, prix Nobel de physique en 1984 et Directeur général du CERN à Genève entre 1989 et 1994, a inventé «l’amplificateur d’énergie» (ou ADS pour Accelerator-Driven System).Une machine combinant un réacteur avec un accélérateur de protons. La sécurité principale provient du fait qu’en cas de panne de l’accélérateur, le réacteur s’éteint en quelques secondes et la chaleur résiduelle est évacuée naturellement, par convection. Ce réacteur porte le qualificatif de «sous-critique» et fonctionne au thorium.

Trois expériences-clé, toutes réussies, ont été effectuées en Suisse en relation avec cette invention: FEAT (First Energy Amplifier Test, au CERN), MEGAPIE (ä l’institut Paul Scherrer) et TARC (Transmutation by Adiabatic Resonance Crossing, au CERN). Cette dernière expérience a permis de démontrer une caractéristique maintenant essentielle de l’ADS, à savoir la transmutation (ou, en langage commun, la «destruction») de déchets nucléaires à longue durée de vie. Il s’agit de réduire la radiotoxicité de ces déchets par un facteur 1000 au moins.

Le projet de Carlo Rubbia, auquel s’intéresse une association de professionnels du nom d’iThEC (international Thorium Energy Committee), a pris très concrètement vie avec la création – et un premier tour de financement couronné de succès – d’une Start-up en juillet 2019 à Genève par un groupe de physiciens et d’ingénieurs issus du CERN et d’iThEC pour la plupart. Baptisée Transmutex, son but est de construire la première machine fonctionnelle permettant de détruire les stocks de déchets radioactifs à longue durée et, dans la foulée, de produire de l’énergie propre. Ceci autour du thorium et des avantages sécuritaires que ce combustible procure.

En débat au Parlement fédéral

Les tâches que Transmutex s’est fixée consistent à tester, à puissance significative, un assemblage complet d’un ADS, y compris les mesures des taux de transmutation des différents types de déchets à détruire et, dans la foulée, de concevoir et de construire l’accélérateur de protons nécessaire à l’industrialisation d’une telle machine. Il s’agit d’un cyclotron de nouvelle génération, de taille réduite mais de haute puissance. Des collaborations avec différents laboratoires sont actuellement en cours et devraient déboucher sur une réalisation concrète dès 2022.

Sur le plan politique suisse, le sujet est délicat, malgré l’existence de l’article 74a de la loi sur l’énergie nucléaire. A ce jour, très peu de soutien existe. Cela pourrait changer, avec le rapport du SERI (Secrétariat d’Etat à la recherche, l’éducation et l’innovation) qui doit être discuté au parlement cet automne. Il contient en effet une partie dédiée aux systèmes utilisant le thorium et à la destruction des déchets nucléaires, rédigée par trois membres d’iThEC.

Dans ce domaine, la route est longue. Mais l’intérêt international grandissant pour cette technologie est en voie de lever les obstacles les uns après les autres. Il s’agit après tout d’une source d’énergie durable, sur des milliers d’années en l’état des réserves identifiées, répondant aux exigences environnementales, et à un coût qui devrait être, comme l’explique le physicien Robert Hargrave, «meilleur marché que le charbon.»