Briser le goulot d'étranglement de l'énergie nucléaire : comment la conversion de thorium en uranium reshape la sécurité énergétique mondiale

La Chine a accompli ce que les programmes nucléaires occidentaux poursuivent depuis des décennies : démontrer une conversion soutenue du thorium en uranium dans un réacteur à sels fondus opérationnel. Cette réussite marque un tournant dans la technologie nucléaire de nouvelle génération, avec des implications profondes pour l’indépendance énergétique mondiale et les stratégies de réduction des émissions de carbone.

La percée technique : ce qui distingue cette avancée

Le réacteur expérimental à sels fondus au thorium (TMSR), construit par l’Institut de Physique Appliquée de Shanghai de l’Académie chinoise des sciences (SINAP) dans le désert de Gobi, a validé avec succès un processus de conversion du combustible qui transforme le thorium-232, un élément abondamment disponible, en uranium-233 — un matériau fissile capable de maintenir la fission nucléaire. Depuis l’atteinte de la criticité opérationnelle en octobre 2023, le réacteur produit une énergie thermique fiable tout en générant des données expérimentales confirmant cette transformation.

Contrairement aux réacteurs nucléaires conventionnels qui utilisent des barres de combustible en uranium solide, le TMSR emploie un combustible liquide suspendu dans un sel fluoré fondu. Cette conception à double fonction sert à la fois de source de combustible et de moyen de refroidissement, permettant un chargement continu du combustible sans interrompre le fonctionnement. Selon Li Qingnuan, directeur adjoint de SINAP, cette approche améliore considérablement l’efficacité du combustible tout en réduisant drastiquement la production de déchets radioactifs à longue durée de vie — répondant à l’une des préoccupations environnementales persistantes de l’industrie nucléaire.

Pourquoi l’utilisation du thorium est plus importante que jamais

La percée du réacteur repose sur un cycle auto-entretenu : le thorium absorbe des neutrons dans le réacteur lui-même et devient de l’uranium-233, qui participe ensuite à la réaction en chaîne de fission. Ce processus de « brûlage tout en produisant » signifie que le renouvellement du combustible se fait en interne, éliminant le besoin d’une fabrication externe coûteuse et créant un potentiel énergétique pratiquement illimité à partir d’une seule charge de thorium.

Pour la Chine en particulier, cette technologie répond à une vulnérabilité énergétique critique. Le pays importe actuellement plus de 80 % de son uranium, laissant son secteur nucléaire exposé aux tensions géopolitiques et à la volatilité des prix des matières premières. Le thorium, en revanche, est beaucoup plus abondant sur le territoire chinois. Des estimations prudentes situent les réserves de thorium de la Chine entre 1,3 et 1,4 million de tonnes, avec des concentrations dans la mine de Bayan Obo en Mongolie intérieure suffisantes pour alimenter le pays pendant plus d’un millénaire.

Avantages comparatifs par rapport à l’infrastructure nucléaire traditionnelle

Les réacteurs à sels fondus de quatrième génération fonctionnant avec des cycles de combustible à base de thorium offrent plusieurs avantages en termes de sécurité et d’efficacité. Ils opèrent à pression atmosphérique plutôt qu’en nécessitant des vessels de confinement à haute pression, utilisant des sels chimiquement stables qui séquestrent les matériaux radioactifs et réduisent considérablement les risques d’explosion et de fuite. Cette architecture fondamentalement différente représente un changement de paradigme par rapport aux designs de réacteurs à eau légère qui ont dominé l’énergie nucléaire mondiale pendant cinq décennies.

Le calendrier de développement lui-même souligne la capacité d’exécution de la Chine. La construction a commencé en 2018, a reçu l’approbation du ministère de l’Environnement pour l’exploitation en 2022, a atteint la criticité initiale en octobre 2023, a atteint sa pleine capacité opérationnelle à la mi-2024, et a réalisé la première expérience mondiale de chargement de combustible au thorium avant la fin de l’année. La Chine exploite actuellement plus de réacteurs nucléaires en construction que tous les autres pays réunis, et ses délais de construction avancent à un rythme environ deux fois supérieur à celui de ses concurrents occidentaux.

Le contexte plus large : pourquoi cela compte pour l’avenir de l’énergie

Alors que les États-Unis, la France et le Japon ont exploré des concepts de réacteurs au thorium, aucun n’a réussi à passer du stade expérimental à celui de l’exploitation opérationnelle. Le TMSR de la Chine représente la première démonstration soutenue et productive en données à l’échelle mondiale. Cela positionne la Chine comme le leader de facto dans un domaine technologique que les programmes nucléaires occidentaux considèrent depuis longtemps comme l’avenir de la sécurité énergétique, mais qu’ils ont longtemps échoué à commercialiser.

La dimension économique renforce cette trajectoire. Au cours des cinquante dernières années, le coût de construction des centrales nucléaires aux États-Unis a considérablement augmenté, tandis que la Chine a réduit ses dépenses de construction d’environ la moitié. Cet avantage en termes de coûts, combiné à une progression technologique soutenue, creuse un écart croissant dans le développement des infrastructures nucléaires entre la Chine et les nations occidentales.

L’Académie chinoise des sciences a lancé le programme TMSR en 2011 dans le cadre d’une stratégie nationale globale visant à développer des systèmes énergétiques durables et à réduire les émissions de carbone. La réussite de la conversion du thorium en uranium marque la maturation de cet investissement de dix ans dans la technologie avancée de fission, avec des applications immédiates pour la production d’électricité et un potentiel à long terme pour la chaleur industrielle et la sécurité d’approvisionnement en combustible à travers l’Asie et au-delà.