GROUPEMENT DE RECHERCHE CEA - CNRS EDF - FRAMATOME. Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? Daniel Heuer LPSC/IN2P3/CNRS

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Odette Rochette
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1 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? Daniel Heuer LPSC/IN2P3/CNRS

2 Les cycles thorium et uranium Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 2

3 Les radiotoxicités des deux cycles Le cycle U-Pu ne peut être régénérateur qu en spectre rapide Le cycle Th-U peut être régénérateur en spectre thermique et en spectre rapide En spectre thermique le retraitement de l uranium se fait en deux étapes ce qui réduit la radiotoxicité à long terme de l 233 U Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 3

La gestion des transuraniens Les transuraniens peuvent être multi-recyclés On minimise les pertes au retraitement L inventaire en curium devient important Les transuraniens peuvent être extrait

4 La gestion des transuraniens Les transuraniens peuvent être multi-recyclés On minimise les pertes au retraitement L inventaire en curium devient important Les transuraniens peuvent être extrait lors du retraitement On constitue des stocks de Np et Pu utilisables dans des RNR Il n y a quasiment plus de curium Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 4

5 Demande énergétique mondiale d ici 2050 E=E/PIB * PIB/N * N N: population mondiale => (facteur 3/2) PIB/N: PIB par habitant Croissance de 1.5% par an (facteur 2.1) Croissance de 3% par an (facteur 4.4) E/PIB: intensité énergétique Prend en compte les économies d énergie (facteur 0.5) E: demande énergétique mondiale Facteur 1.6 à 3.3 Pour fixer les idées, on choisira un facteur 2 Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 5

6 Part du nucléaire Hypothèses Stabilisation de l utilisation des énergies fossiles Doublement de la demande énergétique mondiale Equipartition entre les nouveaux renouvelables et le nucléaire Conséquence Il sera très difficile de contenir l augmentation des émissions de gaz à effet de serre On s intéressera donc à une multiplication par 8 de la production nucléaire mondiale Energie primaire en GTEP Fossiles Hydraulique Traditionnel Nouveaux renouvelables Nucléaire Total Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 6

7 Disponibilité de la matière fissile 235 U : 0.72% de l uranium naturel de tonnes d uranium naturel à 400$ le kg Risque d épuisement rapide (2070) 238 U Pu : la filière traditionnelle 1 REP produit de quoi démarrer un RNR en 50 ans Il faut autant de REP qu il y aura de RNR de première génération Selon l ampleur de la demande, il y a un risque d épuisement des réserves d 235 U à moins de démarrer directement des RNR à l 235 U 232 Th 233 U : la seule alternative à la filière U-Pu Peut fonctionner en spectre thermique et donc demande 5 fois moins de matière fissile pour démarrer Permet d économiser l 235 U Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 7

Scénario REP-RNR Les Réacteurs à Eau Pressurisée Actuellement on suppose que ce ne sont que des REP Les futurs sont supposés être des EPR qui produisent 250 kg de Pu par an Les Réacteurs à Neutrons

8 Scénario REP-RNR Les Réacteurs à Eau Pressurisée Actuellement on suppose que ce ne sont que des REP Les futurs sont supposés être des EPR qui produisent 250 kg de Pu par an Les Réacteurs à Neutrons Rapides Des RNR caloporteurs métal liquide surgénérateur produisant 300 kg de Pu par an 6 tonnes de Pu en cœur retraités en 5 ans tous les 5 ans Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 8

9 Utilisation de RNR démarrés à l 235 U Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 9

La consommation d nat U et les stocks de Pu Les réserves en nat U sont fortement sollicitées Même avec un démarrage des RNR à l 235 U, il y a constitution de grands stock

10 La consommation d nat U et les stocks de Pu Les réserves en nat U sont fortement sollicitées Même avec un démarrage des RNR à l 235 U, il y a constitution de grands stock de Pu Si l incinération de ces stocks s avère nécessaire, celle-ci sera très délicate Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 10

Les Réacteurs à Eau Pressurisée Actuellement on suppose que ce ne sont que des REP Les futurs sont supposés être des EPR qui produisent 130 kg d 233 U et 130 kg de Pu par an Les Réacteurs à Neutrons

11 Les Réacteurs à Eau Pressurisée Actuellement on suppose que ce ne sont que des REP Les futurs sont supposés être des EPR qui produisent 130 kg d 233 U et 130 kg de Pu par an Les Réacteurs à Neutrons Rapides Des RNR caloporteurs métal liquide qui produisent 500 kg d 233 U et consomment 200 kg de Pu par an 6 tonnes de Pu en cœur retraités en 5 ans tous les 5 ans Les réacteurs en cycle thorium Des RSF iso générateur avec couverture thorium 1,8 tonnes d 233 U d inventaire initial Scénario REP-RNR-RSF Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 11

Consommation en nat U pour les 3 scénarios Les réserves en uranium naturel sont largement préservées grâce au cycle thorium Les inventaires en Pu sont limités et en cours de résorption à la fin du

12 Consommation en nat U pour les 3 scénarios Les réserves en uranium naturel sont largement préservées grâce au cycle thorium Les inventaires en Pu sont limités et en cours de résorption à la fin du siècle Les inventaires en U se limitent à l inventaire dans les RSF (~10000 tonnes vers la fin du siècle) Si l incinération de ces inventaires s avère nécessaire, celle-ci sera grandement facilitée par la souplesse des RSF qui peuvent fonctionner en matrice inerte. Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 12

13 Conclusion Si la croissance de la demande énergétique mondiale est forte, l électronucléaire pourrait être amener à jouer un rôle majeur dans le lutte contre l effet de serre Dans cette optique, le cycle thorium pourrait s avérer incontournable pour assurer ce déploiement Minimisation de la radiotoxicité des déchets Préservation des ressources naturelles Incinération des inventaires finaux possible dans un temps raisonnable tout en gardant la possibilité d avoir à nouveau recours à un nucléaire de fission intensif. Daniel Heuer, le 11 mai 2004 Pourquoi une filière thorium thermique à sels fondus? 13

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