Thorium. Bientôt ?
Avant le lune, une centrale au thorium sera prochainement mise en service dans le désert de Gobi.
La technologie utilisée est vraisemblablement celle des sels fondus.
Les « problèmes » que signalait le Professeur Li Zhong ont-ils été résolus ?
Celui de la corrosion des canalisations pourrait être résolu par plusieurs voies d’innovations, par exemple :
- l’utilisation de céramiques assemblées par du sel, dont la fusion/solidification serait contrôlée
- des réacteurs jumeaux, ou au moins un dédoublement des circuits de sels fondus.
- une surveillance des points de corrosion par une analyse différentielle des vibrations
- un couplage galvanique (de corrosion) ciblé sur un point contrôlé du circuit.
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Plusieurs revues* se sont faites l’écho de l’article de Stephen Chen, paru dans le South China Morning Post le 19 juillet 2021
… sur la prochaine mise en service d’une centrale au thorium dans le désert de Gobi.
… avant d’être installée sur la lune,
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ou sous le capot d'une automobile de prestige
* le plus complet de ces articles m’est apparu celui de France 24 « Nucléaire : pourquoi la Chine veut se doter d’un réacteur au thorium », que je vais principalement citer.
Concernant les centrales au Thorium : la seule énergie de demain ...
- peu de radioactivité mise en jeu
- peu de déchets, (et ultérieur démantèlement économique)
- des réserves mondiales supérieures à l’espérance d’existence du genre Homo (5 millions d'années)
- réserves assez bien réparties dans le monde
- technologies anciennes. Le réacteur à sel fondu d’Alvin Weinberg a été fonctionnel dès 1952
Le prototype de l’Amplificateur d’Énergie par bombardement direct par des neutrons a été proposé par Carlo Rubbia, dans les années soixante-dix .
- d’immenses ouvertures aux innovations. J'en propose quelques unes dans cet article et dans des articles suivants.
Une "batterie" de téléphone chargée "à vie" serai-t-elle bientôt bidouillée dans un garage ? (voir aussi Les obstacles à l’innovation)
La motivation des autorités chinoises est très claire : « Les réacteurs au thorium n'ont pas besoin d'eau comme liquide de refroidissement, ce qui signifie qu'ils peuvent être construits dans des déserts reculés … »
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Quels déserts ? Ceux qui sont traversés par la Nouvelle route de la soie ! Belt and Road Initiative, BRI.
La motivation de la Chine est clairement géostratégique. Voir à ce sujet Relations Chine Europe : une partie de jeu de go de Xavier Drouet
Que le premier réacteur nucléaire à sels fondus et au thorium fournisse une énergie plus "propre" et plus "sûre", se situe au deuxième plan.
Rappel : « même dans un désert », l’énergie solaire et éolienne ne sont qu’intermittentes ; le thorium permet une fourniture continue en énergie … quand la centrale n’est pas en maintenance, out of order !
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« Le prototype, érigé non loin de la ville de Wuwei, est d’une puissance modeste puisqu’il est censé pouvoir produire de l’énergie pour moins de 1 000 habitations, précise la revue scientifique Nature. »
Petits, ces réacteurs ne nécessitent pas de transports coûteux jusqu’aux lieux d’utilisation.
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La France envisage également d’utiliser des « réacteurs de faible puissance » pour … renforcer les centrales actuelles françaises.
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La technologie est ancienne et connue puisque ces réacteurs équipent les sous-marins nucléaires.
Dans leurs conditions normales de fonctionnement, ces réacteurs de la Marine ont toute l’eau des océans pour assurer le contrôle de la température.
Est-ce pour satisfaire leurs besoins en eau que ces mini-réacteurs seront installé près des centrales nucléaires actuelles ?
Devrons-nous à l’avenir passer par la technologie chinoise ?
Peut-être !
Dans la lancée d’Alvin Weinberg, comme de très autres nombreux pays, la Chine avait commencé des études sur les centrales au thorium
... jusqu’au moment où les Gardes rouges brisèrent les lunettes et envoyèrent tous les ingénieurs à la campagne.
La Révolution culturelle abandonnée, les travaux reprirent, mais ...
« Il y a tant de problèmes à résoudre … » signalait le Professeur Li Zhong
Il fallut rappeler des ingénieurs valétudinaires pour régler certains détails (voir le documentaire d’Arte)
Ce rappel des anciens ingénieurs n’est pas seulement anecdotique.
La prochaine mise en service d’une centrale au thorium dans le désert de Gobi annonce-t-elle que ces problèmes sont résolus ?
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La photographie de l’intérieur d’une centrale (modèle de Wienberg à gauche) montre l’éloignement qu’il pourrait bien exister entre la simplicité du schéma (à droite) et la réalité de « la mise ne service ».
Elle confirme que même en physique, un savoir-faire technologique est nécessaire.
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(au lycée, nous apprenions la subtilité des « jeux » qui permettent de faire tourner une machine-outil)
le jeu est l'espace laissé entre deux pièces assemblées qui permet le mouvement d’une des pièces par rapport à l’autre
Parmi les « tant de problèmes à résoudre », Jean-Claude Garnier
(chef de programme à la direction des énergies du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), contacté par France 24.)
… signale que ces problèmes portent principalement sur la corrosions des canalisations par les sels fondus, mêmes si ceux-ci sont très purs, même parfaitement déshydratés, et « exempt d’ions indésirables ».
C’était déjà le problème d’Alvin Weinberg, la technologie n’a-t-elle pas évolué depuis cinquante ans ?
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Comme proposition de résolution de ces problèmes de tuyaux, j’ai proposé, en 2018, d’utiliser des céramiques et gérer les fuites par bouchons auto-formés de sels.
Cette gestion des fuites ne nécessite ni soudure ni un « jeu » précis des surfaces de liaison, puisque ces jeux sont rattrapés par la solidification du sel
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Une vanne à bouchon de sel ne comporte aucune pièce mobile.
Nouveauté : Certaines pièces complexes comme celles entrant dans ces vannes pourraient être façonnée par imprimante 3D
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Voir l’article de Mélanie W. d’avril 2019 « L’impression 3D céramique : une révolution pour la fabrication additive ? »
Serait-il possible de conserver des canalisations en acier inox.
… tout en l’actualisant, celui utilisé en 1984 était des d’alliages Fer/Chrome ; il existe maintenant des alliages contenant du nickel (inox 304) ou du molybdène (inox 316)
Conserver des canalisations en acier inox, accepter leur corrosion, mais en surveillant « de près » les canalisations, la pompe, et les vannes, avec des procédés utilisés dans d’autres secteurs industriels, voire médicaux, ...
… et de changer les parties défectueuses avant qu’elles ne fassent défaut,
Une maintenance préventive devrait permettre de réinventer complétement les centrales au thorium ... sans faire référence aux centrales à l’uranium … ni à la centrale de Weinberg !
Qui fera la première centrale au thorium dans son garage ?
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On pourrait même imaginer des centrales jumelles, à double circuit de sels fondus,
- un circuit en activité
- un circuit en maintenance (préventive),
Il est possible que cette gémellité puisse se limiter à certaines parties du circuit, par exemple, celui de la pompe
Bien entendu, l’échange de pièce doit être conçus pour être facile et rapide.
Plus de cinquante ans après la centrale d’Alvin Weinberg, les technologies de surveillance ont évolué.
Je pense, par exemple à une analyse différentielle des vibrations.
Tout système en mouvement produit des vibrations
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Celles-ci peuvent analysées pour en déduire l’état du système. (Vibration monitoring systems).
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Plusieurs fréquences de vibrations pourraient être analysées.
Une corrosion, ou le moindre défaut, modifiera le spectre des vibrations.
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Un ouvrage de référence : Practical Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance a été édité en … 2004 !
Donc, rien de très nouveau !
Cette pratique a-t-elle été utilisée par les ingénieurs Chinois ?
On peut le présumer puisqu’une entreprise de Shenzhen en propose un Monitoring System for Predictive Maintenance Vibration Analysis
… rendrait possible à la fois de rechercher une plus grande sensibilité et gérer tout le système dans sa globalité.
En faisant l’hypothèse que toutes les parties contrôlées ne se corrodent pas de même façon et au même moment ;
par analogie au cerveau humain,
l'ampleur du changement de vibration serait mesuré avec une beaucoup plus grande sensibilité par une analyse différentielle ... comparant les fréquences de vibrations en un point/échantillon du système à un autre point/échantillon, au même moment.
Le tirage des couples de points testées
...puis l'analyse globale
pourraient s’effectuer, par exemple, selon un programme, que savaient déjà effectuer les mathématiciens durant la dernière Guerre (dans le laboratoire où travaillait Nash)
Un système expert (ce que certains dénomme aujourd’hui « IA », ou apprentissage profond, voir Intelligence biophysique) permettrait une de prévoir la partie du circuit qu’il faut changer avant qu'elle ne fasse défaut (comme le fait déjà l’entreprise de maintenance de mon ascenseur !)
La plupart des corrosions de métaux sont dues « à un couplage galvanique. » (voir Réacteurs à sels fondus )
… c'est à dire à l’apparition de micro-piles entre les bornes desquelles circule ce courant galvanique.
Les conditions de passage d’un courant électrique sont réunies, en effet, le sel fondu constitué, d’ions sodium et d’ion chlore, est très conducteur (contrairement au chlorure de sodium cristallisé).
Quelles sont les deux bornes de la pile ? elles peuvent être constituée des métaux présents dans l’acier inox.
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L’élimination d’une corrosion galvanique semble vaine. Mais, peut-elle être gérée ?
Dans certaines zones, pour protéger leurs pipeline les pétroliers installent de proche en proche, des piles dont une des bornes (cathode) est le pipeline et l‘autre (anode) un bloc de magnésium. Le courant galvanique provoque une disparition progressive du magnésium, laissant « intact » l’acier du pipeline.
Une pièce du circuit (des deux jumeaux), facilement remplaçable, pourrait-elle être sacrifiée et servir d’anode et, en se corrodant, protéger le reste de l’acier inox ?
... qui aurait pu être l’énergie d’aujourd’hui si des politiques vénéneuses ne s’étaient pas harmonisées avec de sévères conflits d’intérêt.
La filière thorium bénéficie de deux technologies (connues), celle du réacteur à sel fondu d’Alvin Weinberg et celle de l’Amplificateur d’Énergie de Carlo Rubbia.
Thorium. La niche du chauffage industriel ?
Le thorium sera-t-il relancé par une … Cadillac ? dont il est le carburant « à vie ».
Rien de nouveau sur Terre au sujet des centrales au thorium.
L’axe énergétique est encore et toujours : gaz + « renouvelable »
Rien de nouveau sous le soleil ? Si, mais sur la Lune.
Dans le numéro de juillet 2019 : La ruée vers la Lune, pour Adam Mann, quel est « Le pétrole de l’espace » ?
Le thorium !
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L’utilisation de bouchons de sel permettrait à la fois l’assemblage (et le démontage) de tubes de céramiques (fibrées)
et de vannes.
La technologie des sels fondus est également utilisée pour accumuler la chaleur des centrales solaires.
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Des Boulets blancs : des « boulets » de céramique fibrée à cœur de thorium dopé pourraient remplacer les boulets de charbon pour diffuser de la chaleur ?
La céramique remplacerait le sel fondu joue à la fois comme de caloporteur et barrière de confinement.
Les Boulets blancs sont-ils l’avenir des centrales thermiques à charbon ?
… la pluralité est une grande source d’innovations » !
Le principal obstacle ne sera-t-il pas de réunir des équipes pluridisciplinaires ?