Le thorium est un métal gris découvert en 1828 par le chimiste suédois Berzelius. Pratiquement 100% du thorium naturel est constitué de l’isotope 232. Le thorium est trois à quatre fois plus abondant dans la couche terrestre que l’uranium. Sa teneur moyenne est de 9 à 12 grammes par tonne de sol, ce qui correspond à une radioactivité de quelques dizaines de becquerels par kilogramme. Il est extrait surtout de la monazite, minerai qui contient de 3% à 9% d’oxyde de thorium (thorine).
Les principaux gisements de monazite sont en Inde et au Brésil. On en trouve également dans des pays comme l’Australie, l’Indonésie, la Malaisie ou Madagascar. Mais le principal producteur mondial, depuis 1966, est l’Afrique du Sud. La quantité que l’on trouve aux États-Unis, par exemple, pourrait répondre aux besoins énergétiques de ce pays pendant un millier d’années, et ce sans l’enrichissement requis pour les combustibles à base d’uranium.
L’idée d’utiliser le thorium comme combustible nucléaire a été abandonnée dans le passé car, traditionnellement, l’énergie nucléaire était liée à la recherche et au développement du nucléaire militaire – et l’uranium comme le plutonium permettaient la fabrication de bombes atomiques. our la production d’énergie, le thorium pourrait toutefois présenter de réels avantages et plusieurs pays investissent dans cet élément chimique.
Ce métal pourrait être utilisé dans les réacteurs à sels fondus, l’un des modèles de nouvelle génération dans lequel le liquide de refroidissement du réacteur et le combustible lui-même sont un mélange de sels fondus chauds. Ces types de réacteurs peuvent atteindre des températures très élevées, ce qui augmente considérablement l’efficacité de la production d’électricité.
La Chine a achevé la construction d’un réacteur expérimental au thorium à Wuwei, à la périphérie du désert de Gobi1. Le thorium a été testé comme combustible dans d’autres types de réacteurs nucléaires dans des pays comme les États-Unis, l’Allemagne, les Pays-Bas et le Royaume-Uni. Il fait également partie d’un programme nucléaire en Inde, en raison de l’abondance naturelle de l’élément dans ce pays. En France, des études sont menées par le CNRS qui développe un projet appelé MSFR (pour Molten Salt Fast Reactor), utilisant le thorium.
C’est le minéral phosphate de terre rare, la monazite, qui contient le plus de thorium – jusqu’à environ 12% de phosphate de thorium4. La monazite se trouve dans des roches ignées et autres roches et les ressources mondiales de monazite sont estimées à environ 16 millions de tonnes, dont 12 Mt dans des gisements de sables minéraux lourds sur les côtes sud et est de l’Inde.
Le Th-232 présente un intérêt pour la production d’énergie nucléaire car il peut facilement absorber des neutrons et se transformer en Th-233. Ce nouvel isotope émet un électron et un antineutrino en quelques minutes pour devenir du protactinium-233 (Pa-233). Cet isotope, quant à lui, se transforme en U 233, qui est une excellente matière fissile. En effet, la fission d’un noyau d’U-233 libère environ la même quantité d’énergie (200 MeV) que celle de l’U-235.
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