Prospères. 13 Si on prend toute l’énergie qu’on utilise, et on fait des choix difficiles, on investit un peu d’argent, on pourrait tous économiser quelques 10 à 15% de notre consommation d’énergie. Oui








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titreProspères. 13 Si on prend toute l’énergie qu’on utilise, et on fait des choix difficiles, on investit un peu d’argent, on pourrait tous économiser quelques 10 à 15% de notre consommation d’énergie. Oui
date de publication30.10.2016
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La Fission Liquide

Présentation au groupe des bénévoles du Shift Project

Paris, Mardi 20 Mai 2014




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Ladies and Gentlemen, good evening. My name is John Laurie. I’m an engineer and a blogger. I’d like to thank you very much for inviting me here this evening - I’m going to talk for a little over half an hour about liquid fission. In French.
Bon, vous allez voir – c’est assez dense. Si vous êtes d’accord, je vous propose de dérouler la présentation et d’avoir une discussion, des échanges, à la fin. On va commencer par parler de l’énergie, dont il y a 3 sources primaires :
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Les carburants fossiles,
Les renouvelables
Et le nucléaire. Et on aimerait que toute énergie qu’on consomme puisse être
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Fiable
Bon marché
Sûre
Durable
Et Propre.
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Alors, comment les combustibles fossiles répondent à ces besoins ?
Eux, ils sont fiables
Ils sont bon marché,
On perçoit que c’est une énergie sûre, mais la semaine dernière en Turquie, 301 personnes ont trouvé la mort à Soma dans une mine de charbon.
On va les épuiser à la vitesse de consommation actuelle, donc ils ne sont certainement pas durables,
Et ils ne sont absolument pas propres.
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Avril 2014 était le premier mois dans l’histoire de l’humanité où le niveau moyen de CO2 dans l’atmosphère a dépassé les 400 parties par million.
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Le niveau augmente de plus en plus rapidement depuis le 18ième siècle. L’année 1769 correspond à l’invention de l’engin à vapeur par James Watt.
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Et même si on remonte à 800.000 ans, on voit que les niveaux de CO2 ont toujours été dans une plage de 180 à 280 parties par million. 400 ppm, c’est beaucoup, et ça commence déjà à se ressentir au niveau de notre climat.
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Donc, c’est évident qu’on devrait utiliser moins d’énergie, non ? Plutôt que de générer de plus en plus de Mégawatts, on devrait trouver des solutions « Négawatts »
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Malheureusement, baisser son thermostat d’un degré ne va pas faire un impact énorme sur vos émissions de CO2. C’est mieux, mais ce n’est pas beaucoup mieux.
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Pour vraiment faire une différence, il faudrait être un peu plus radical. Détruire sa vielle maison et construire à la place une nouvelle éco-maison économiserait un peu.
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Ne plus jamais prendre l’avion serait pas mal aussi. Surtout pour les vols long-courrier. Etes-vous prêts à faire ça ?
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Vendre la voiture et prendre le vélo, ou le train ? Ca s’appelle des choix de style de vie, et la vérité, c’est qu’on n’est pas prêt à abandonner nos styles de vie prospères.
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Si on prend toute l’énergie qu’on utilise, et on fait des choix difficiles, on investit un peu d’argent,
on pourrait tous économiser quelques 10 à 15% de notre consommation d’énergie. Oui, on devrait le faire, mais ça ne va pas résoudre le problème du réchauffement climatique.
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Alors, les renouvelables ? Ici on a l’éolien, le solaire et l’hydroélectrique, mais il y a aussi la biomasse, la géothermique, les marées, les vagues etc.
Eux, ils sont propres,
Ils sont durables,
Et sûrs,
Mais ils sont chers,
Et pas très fiables non plus.
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Voici une ferme éolienne qui n’est pas très loin d’ici, près de Beauvais. Elle a 14 turbines, chacune avec une capacité de 2MW. Ca fait donc 28MW. Super ! Mais en fait, le vent ne souffle pas tout le temps.
Son facteur de capacité est seulement 29%, donc la puissance moyenne est seulement 8MW.
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Voici une image d’une ferme solaire. La nuit. On voit bien – il ne se passe pas grande chose.
Les énergies renouvelables sont intermittentes, ce qui est un gros problème quand on essaye de vendre de l’électricité, parce qu’elle est très difficile à stocker.
Elles ne produisent pas beaucoup d’énergie et couvrent beaucoup de terrain – c’est une source d’énergie diffuse.
Et ça les rend chères. Si on n’avait pas des subventions lourdes, payés de vos impôts, on n’aurait pas beaucoup d’éoliens ni de panneaux solaires. Donc si on arrive à produire
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10 à 15% de notre énergie à partir de renouvelables, ce sera un accomplissement technique et économique énorme. Qu’on soit bien d’accord, les renouvelables sont supers pour le CO2 et on devrait faire autant qu’on peut se permettre. Je ne suis en aucun cas anti-renouvelables, mais je suis très pro-arithmétique.
Mais ça nous laisse avec un sandwich de l’énergie, entre les négawatts et les renouvelables. Et il y a beaucoup de viande dans ce sandwich. S’il faut atteindre zéro émissions, d’où viendront les 70% qui restent ?
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Eh bien il y a le nucléaire.
Mais le nucléaire fait peur.
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Et c’est en partie parce qu’on a tendance à confondre le nucléaire civile avec le nucléaire militaire. Alors pour arrêter d’avoir peur, prenons quelques minutes pour comprendre comment marche cette énergie, qui fait trois quarts de la production électrique en France.
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L’univers est composé d’atomes, et les atomes sont composés de protons, de neutrons et d’électrons. Dans le noyau on a des protons avec une charge positive, et pour les empêcher de se répulser on a une sorte de « colle » nucléaire qui sont les neutrons. Le nombre de protons nous dit quel élément on a, donc s’il y en a 4
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C’est du béryllium, et le nombre de neutrons détermine quel isotope on a.
Alors, si on a un élément avec 92 protons, on appelle ça Uranium, et l’uranium existe dans la nature avec deux isotopes qui sont mélangés ensemble.
Un des isotopes a 146 neutrons, donc sa masse atomique est 238. Et l’autre a 143 neutrons, donc c’est de l’uranium 235, qui est fissile - il peut se séparer en deux et libérer de l’énergie. Pour fissionner l’atome, on a besoin de mettre ensemble plein de ces atomes fissiles. Si on peut faire ça on atteint une masse critique, et ils commencent à fissionner. Le problème, c’est qu’il n’y a que 0,7% de l’uranium naturel qui est de l’uranium 235 : pas assez pour démarrer la réaction. Donc il faut l’enrichir.
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Donc on va aller creuser une mine comme celle-ci, et on va extraire du minerai d’uranium, et le broyer pour extraire de l’oxyde d’uranium.
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On le transporte dans une usine comme celle-ci où ils utilisent des
centrifuges pour augmenter progressivement la quantité d’uranium 235 dans l’uranium.
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Si on veut générer un Gigawatt d’électricité pendant un an,
on aura besoin de 250 tonnes d’uranium.
Après l’enrichissement, on obtient 35 tonnes d’uranium enrichi, mais aussi
215 tonnes d’uranium appauvri, qui est juste stocké en tant que déchet nucléaire. Après, on envoie la partie enrichie dans une usine de fabrication de combustible,
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où ils le compriment dans des petites pastilles, puis ils le cuisent dans un four de frittage à 1700°C pour créer
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des pastilles céramiques dures d’uranium enrichi. On prend les pastilles et on les étale dans une ligne, et on mesure la concentration d’uranium dans chaque pastille. Puis on les réorganise avec une pince à épiler pour que ceux qui ont une plus grande concentration se trouvent au milieu de chaque ligne.
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Après, on fabrique des tubes avec un alliage de zirconium – qui est un métal qui n’est pas trop attaqué par les neutrons qui volent partout dans un réacteur -
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et on pousse les pastilles dans le tube, on le rempli avec de l’hélium et on soude un bouchon au bout, pour fabriquer un crayon de combustible. On regroupe 265 crayons pour fabriquer un assemblé, et quand on a 241 assemblés, on est prêt pour aller fabriquer de l’énergie nucléaire.
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(video) http://www.youtube.com/watch?v=b4Q9O1vICWs

Il y a environ 430 réacteurs nucléaires en opération dans le monde, et ils sont tous de la même conception – ce sont des réacteurs à eau pressurisée. Le réacteur est situé dans un énorme bâtiment en béton, et l’énergie vient des assemblés de combustible qui sont les trucs rouges en bas là, donc faisons un zoom pour regarder ce qui se passe.
Voici un atome d’uranium 235. Il est impacté par un neutron et il se sépare en deux fragments qui s’appellent des produits de fission. On obtient aussi 2 ou 3 neutrons, qui impactent d’autres atomes d’uranium, ce qui fait une réaction en chaîne qui produit une quantité phénoménale de chaleur dans les assemblés de combustible. Pour éviter que la réaction ne s’emballe, on a des barres de contrôle qui absorbent les neutrons. Quand on les descend la réaction ralentie, quand on les remonte le réacteur génère plus de puissance.
Pour sortir la chaleur, on fait circuler de l’eau autour des crayons à haute pression et température puis on l’envoie à un échangeur de chaleur où il y a un deuxième circuit d’eau qui est transformé en vapeur avant d’être envoyé vers une turbine. La vapeur fait tourner la turbine, puis elle est reconvertie en eau liquide pour être renvoyée vers le générateur de vapeur.
La turbine est connectée à une grande dynamo, et la chaleur du réacteur est convertie en électricité avec une efficacité d’environ 33%. Donc pour 3GW d’énergie thermique on obtient 1GW d’électricité qui passe dans les lignes du réseau de distribution.
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Si seulement un tiers de la chaleur est convertie en électricité, c’est parce qu’on a à faire avec la deuxième loi de la thermodynamique, qui dit essentiellement que si on veut qu’une machine rende un travail plus fort, plu(s) elle est chaude, mieux on se porte. Nous, on utilise de l’eau pour porter la chaleur, et il faut qu’elle reste liquide, sinon des mauvaises choses commencent à se produire dans notre réacteur.
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Quand je mets en route le robinet d’eau chaude chez moi, il y a de l’eau qui sort à
une barre de pression et 50°C. Mais si on veut de l’eau liquide à plus que 100°C il faut la mettre sous pression, pour qu’elle reste dans cette région verte du diagramme de phase. Donc un EPR par exemple fonctionne à
327°C et 155 barres de pression. Ca fait beaucoup d’énergie stockée, et si le circuit de refroidissement se met à fuir,
l’eau se transforme instantanément en vapeur.
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Et du coup elle a un volume 1000 fois plus important que quand c’était de l’eau, et c’est radioactif donc on voudra bien éviter qu’elle sorte dans l’environnement,
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et donc c’est ça qui conditionne la conception du bâtiment réacteur – il faut qu’il soit énorme pour contenir toute la vapeur en cas d'urgence. Cet EPR a deux enceintes de confinement en béton, et chacune fait 130cm d'épaisseur. La cuve du réacteur est juste le petit truc rouge au fond là.
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Voici une image de son installation – c’est une grande baignoire en acier avec une épaisseur de plus de 20cm. Toute la tuyauterie est plutôt épaisse aussi – ils ont vraiment pas envie que l’eau sorte de là.
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La deuxième chose qui fait suer les gens qui conçoivent ces réacteurs, est la chaleur de désintégration. Comme on a vu, quand on fissionne l’atome on obtient deux produits de fission. Toujours avec un petit et un grand. Par exemple, ici on peut obtenir un Krypton 91 et un Baryum 142.
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Voici une image de tous les isotopes qui existent dans l’univers. En bas on a le nombre de protons, et sur le coté le nombre de neutrons. Les rouges et les noires sont les isotopes stables, et les bleus sont les instables.
Nous, on commence avec de l’uranium 235. Donc quand on le fissionne, les produits vont toujours se trouver
quelque part sur cette ligne.
Donc notre exemple était avec le Baryum 142
Et le Krypton 91. Et comme ils sont dans cette région bleue, ils sont très instables et radioactifs. Tous ce qu’ils veulent faire est de retourner vers les rouges et noirs au milieu du nuage,
Et donc ils se désintègrent. Principalement avec un rayonnement Béta. Et quand ils font ça ils émettent de l’énergie.
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Donc quand on fissionne un atome d’uranium 235, 89% de l’énergie vient de la fission initiale, et 11% vient de la désintégration des produits de fission. Ca fait toujours beaucoup de chaleur,
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et tant qu’on est en train de pomper de l’eau autour de notre circuit de refroidissement, tout va bien. Mais il se passe quoi si on perd toute l’alimentation électrique ? Eh bien on va faire un arrêt d’urgence et faire tomber toutes les barres de contrôle dans le réacteur. Ca prend quelques secondes, et la fission s’arrête tout de suite. Mais on ne peut pas arrêter la chaleur de désintégration.
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Il faut absolument rétablir l’alimentation des pompes.
Donc pour cet EPR ils ont un générateur diesel de secours dans ce bâtiment.
Si ça, ça ne marche pas, il y a un deuxième générateur identique juste à coté.
Et si ça, ça ne marche pas ils ont un troisième qui est fabriqué par un autre fournisseur.
Et s’ils sont tous en panne, ils ont encore 3 générateurs dans un autre bâtiment à l’arrière. Ils ont vraiment pas envie que les pompes s’arrêtent ! …
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Parce que s’ils s’arrêtent, la chaleur monte et monte et ça fait une fusion du cœur, qui est une phrase qui excite les journalistes. Et ça ne fait pas beaucoup de bien au réacteur. Là c’est une image de la fusion du cœur à Three Mile Island – pas très jolie.
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Et en 50 ans d’opération il y a eu 3 accidents nucléaires majeurs. Three mile island et Fukushima était causés par la chaleur de désintégration. A Tchernobyl ils ont surcuit le réacteur.
Mais la cause racine derrière les trois est une conception fragile.
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Le cauchemar numéro 3 pour le réacteur à eau pressurisé est les déchets nucléaires.
On a déjà dit que quand on impacte l’uranium 235 avec un neutron il va fissionner. On dit qu’il est fissile. Mais il y a plein de neutrons qui volent partout dans notre réacteur, et ils vont impacter d’autres choses aussi.
Quand un neutron impacte un atome d’uranium 238 il peut se transformer en plutonium 239,
qui va fissionner s’il est impacté par un autre neutron. Donc on dit que l’uranium 238 est fertile et le plutonium 239 est fissile. Et en fait un tiers de la puissance d’un réacteur vient de la fission du plutonium. Mais parfois le plutonium ne fissionne pas. Parfois il absorbe le neutron et il se transforme en autre chose.
Et ça, c’est les soi-disant transuraniens – les éléments plus lourds que l’uranium. Ils s’accumulent dans les pastilles de combustible solides.
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Après environ 4 ans de fonctionnement du réacteur, on l’arrête pendant quelques semaines et on retire les assemblages avec leur crayons et pastilles et on les laisse dans une grande piscine pour se refroidir. On ne peut plus les laisser dans le réacteur, parce que certains des produits de fission absorbent des neutrons, et ça empoisonne la réaction en chaîne. En particulier, le xénon, qui est un gaz, mange beaucoup, beaucoup de neutrons.
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On avait mis 35 tonnes par an de combustible dans notre réacteur, donc on en sort 35 tonnes de déchets. Et la plupart n’est pas vraiment des déchets du tout
- c’est du combustible non utilisé – pour la plupart de l’uranium 238
Et un peu d’uranium 235.
Il y a une tonne de produits de fission
Et environ 300 kilos de plutonium et d’autres transuraniens. Et tout ça c’est mélangé ensemble dans les pastilles de combustible solides, dans les gaines en zirconium. Le combustible non utilisé n’est pas très dangereux. Les produits de fission seront toxiques pendant environ 300 ans, mais les transuraniens sont dangereux pendant des dizaines de milliers d’années. Donc ce n’est pas très

surprenant que personne ne veut l’enterrer près de chez lui.
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Donc, le nucléaire aujourd’hui est :
Très fiable
Assez bon marché, même si les réacteurs sont de plus en plus compliqués et chers,
En effet, c’est une des sources d’énergie la plus sûre, mais la technologie est fragile et elle a un problème d’image.
Ce n’est pas durable, parce qu’il y a juste assez d’uranium 235 pour environ 100 ans de production.
Et ce n’est pas particulièrement propre, parce que personne ne sait quoi faire avec les déchets. Mais comme il n’y a pas d’émissions de CO2, on ne pollue pas l’atmosphère.
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Le réacteur à eau pressurisée était conçu initialement pour le premier sous-marin nucléaire américain, le « USS Nautilus ».
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Quand les US ont décidé de développer le nucléaire civile dans les années 50, ils ont juste pris un de leurs réacteurs de sous-marin, puis ils l’ont construit à une échelle plus grosse. Ça, c’était un de la première génération de réacteurs nucléaires, et dans les années 50 et 60 ils essayaient plein d’autres idées pour générer de l’énergie nucléaire. Mais les militaires poussaient le réacteur à eau pressurisée, et il s’est établi, même si c’est une conception vraiment mauvaise. Et tout le monde les a copié.
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Les réacteurs de la génération une ne fonctionne plus. Ce qu’on utilise aujourd’hui, c’est la génération 2, mais ils arrivent proche de l’âge de retraite. Donc aujourd’hui l’industrie nucléaire a des réacteurs de génération 3 qui sont prêts à aller travailler, comme les EPR. Fondamentalement, c’est la même chose que la génération 2, mais avec plus de sécurité. Ils sont plus sûrs, mais aussi plus chers. Donc aujourd’hui le monde est verrouillé sur une seule technologie. Mais il y a des centaines de façons de faire l’énergie nucléaire. Je veux vous parler d’une autre façon, une des idées de la génération 4, et tout ce qu’on va faire c’est de changer une chose. On va changer le combustible d’un solide
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à un liquide. Au lieu de fabriquer des petites pastilles, on va laisser la chimie faire le travail.
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Alors, quel liquide ?
En bien, idéalement ce sera quelque chose qui est chimiquement et physiquement stable, qui est un liquide à des températures élevées, et dans lequel on peut dissoudre l’uranium. Et il y a un type de substance qui répond bien à ces besoins :
Les sels fondus.
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Le sel sur votre table de salle à manger est du chlorure de sodium, mais il y a plein d’autres sels. Ils sont tous tenus ensemble par des liaisons ioniques fortes, ce qui les rend extrêmement stables, et il y en a quelques-uns qui sont bien adaptés pour une utilisation dans un réacteur nucléaire.
Le fluorure de Lithium
Et le fluorure de Béryllium. Quand on combine ces deux on obtient un mélange qu’on appelle du « FLiBe »
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A température ambiante il forme des cristaux solides, mais il fond en liquide clair quand on le chauffe à environ 400°C. Donc voici un peu de FLiBe que j’ai préparé avant, et je vais juste mélanger un peu de fluorure d’uranium là dedans – voilà, c’est bon. C’était plus facile que de fabriquer les petites pastilles, non ? Ce mélange bout à plu(s) de 1400°C, donc on a une plage énorme de température liquide avec laquelle travailler. Et on a fait la fusion du cœur AVANT de le mettre dans le réacteur, donc c’est impossible d’en avoir quand il fonctionne, parce que c’est déjà fondu.
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Le concept du réacteur est tout simple.
C’est une grosse marmite remplie de cette soupe de sels fondus, avec une pompe et un échangeur. La pompe fait circuler le combustible liquide rapidement en permanence entre le cœur et l’échangeur. Ca fonctionne à pression atmosphérique, donc toute la plomberie est beaucoup plus simple et moins chère. Et il n’y a pas besoin de barres de contrôle non plus.
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Au dessus du cœur il y a une sorte de trop plein. Quand la réaction démarre dans le cœur,
ça fait monter la température, et le liquide se dilate.
Ca veut dire qu’il y a moins de masse de sel dans le cœur, et la réaction ralentit.
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Quand la température diminue,
le liquide se contracte et le niveau dans le trop plein descend.
Donc maintenant il y a plus de masse de sel dans le cœur et la réaction commence à accélérer. Donc on a un fort mécanisme de contre réaction, ce qui veut dire qu’il va très rapidement trouver une température d’opération autour de 700°C, et il reste là.
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Et comme notre combustible est un liquide, on peut faire un réacteur avec une sécurité intrinsèque. En opération normale, il y a un bouchon juste en dessous du cœur avec du sel gelé dedans, et on maintien le bouchon gelé en soufflant de l’air frais dessus. Donc si soudainement on perd toute l’alimentation électrique dans la centrale,
La soufflerie arrête de souffler, le bouchon fond, et le sel fondu s’écoule dans un réservoir de vidange qui est conçu pour évacuer passivement toute la chaleur de désintégration des produits de fission. Et comme on a enlevé le sel du cœur on a changé sa géométrie, donc une réaction en chaîne est impossible.
On aura toujours besoin d’une enceinte de confinement tout autour, parce qu’il y a un niveau fort de rayonnement, mais ça n’a rien à voir avec l’énorme bâtiment autour d’un réacteur à eau pressurisé, et comme le réacteur est relativement petit on peut l’installer sous le niveau de la terre pour le protéger des attaques terroristes, les chutes d’avion etc. Mais même s’il y avait un accident – peut-être que la plomberie commence à fuir quelque part. Qu’est-ce qui se passe ? Et bien les sels couleraient sur le côté du réacteur et tomberaient sur le sol. Puis ils solidifient. Et c’est tout. Il faudrait tout nettoyer bien sûr, mais il n’y a pas de danger pour l’environnement.
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Quand on regarde le traitement des déchets, il y a une autre astuce. J’ai dit toute à l’heure que certains des produits de fission sont des gaz. Eh bien, comme le combustible est un liquide ils se séparent du combustible tous seuls.
Donc avec un bullage d’hélium en continu on peut les ramasser et enlever environ la moitié des produits de fission, y compris le xénon ce qui est une super nouvelle parce que le xénon mange beaucoup de neutrons ce qui est mauvais pour la performance du réacteur.
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Pour les autres produits de fission, chaque jour on enlève un petit peu de sel du système.
La plupart de ces 40 litres est le sel porteur, mais il y a aussi les méchants transuraniens, le combustible et les produits de fission.
Donc on va faire un retraitement pyrochimique pour extraire juste les produits de fission, ce qui nous laisse avec les transuraniens et le combustible dissous dans le sel.
On remplit le seau avec du combustible, puis le tout est pompé dans le réacteur pour continuer à fissionner et à produire de l’énergie. Et ça, c’est possible uniquement parce qu’on a un combustible liquide.
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Donc pour démarrer ce réacteur on utilise de l’uranium 235 dissous dans le sel. Mais dès qu’on a un flux de neutrons, c’est une conception très flexible, et on peut faire d’autres choses.
Si on a un stock de plutonium, et si on est inquiet de la prolifération nucléaire, on peut mélanger un peu de ça dans la soupe et le bruler pour produire de l’énergie.
On peut même prendre les soi-disant « déchets » des réacteurs existants, les dissoudre dans le sel et les incinérer. Donc on a enfin une réponse au problème des déchets des réacteurs de génération 2 et 3. Pourquoi les enfouir quand on peut les transformer en énergie ? Mais encore mieux que ça,
on peut le nourrir avec du thorium.
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Alors, c’est vrai que le thorium n’est pas une panacée. Les bénéfices d’utiliser un combustible liquide sont bien plus importants que les bénéfices d’utiliser le thorium à la place de l’uranium. Mais c’est vrai aussi que le meilleur réacteur à sels fondus qu’on peut imaginer serait bien alimenté par du thorium.
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Comme l’uranium 238, le thorium est un combustible nucléaire fertile.
Quand il est impacté par un neutron il peut se transformer en uranium 233.
Et quand ça c’est impacté par un autre neutron il fissionne.
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Le thorium est 3 à 4 fois plus abondant dans la croute terrestre que l’uranium. Quand on l’utilise dans un combustible liquide on peut extraire toute son énergie, comparé à seulement 0,5% de l’énergie extraite de l’uranium dans un réacteur à eau pressurisé.
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Et ça veut dire moins d’exploitation minière, et beaucoup moins de déchets. Pour produire un Gigawatt d’électricité pendant un an, on a besoin de
juste une tonne de thorium.
Le réacteur va la transformer en une tonne de produits de fission.
On stock ça sur la surface pendant 10 ans, et dans ce temps 83% de la masse va se désintégrer dans des éléments stables, et la plupart de la chaleur de désintégration est partie.
Puis on va enterrer le reste, et après 300 ans il a un niveau de radioactivité moins élevé que le niveau de fond de la terre.
Et on a filtré presque tout le plutonium, donc on va enterrer une quantité infime – environ 100 grammes.
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Les inducteurs de coût pour le stockage géologique sont le volume des déchets, la chaleur qu’ils dégagent et le temps nécessaire pour leur désintégration. Aujourd’hui, personne ne peut prédire ce qui va se passer avec certains matériaux après 10.000 ans. Mais stocker quelque chose pendant 300 ans est un problème que les géologues et les ingénieurs savent résoudre.
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Mais je garde le meilleur pour la fin ! Comme on a des températures hautes, la deuxième loi de la thermodynamique nous donne un taux d’échange beaucoup plus favorable – presque 50%.
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Donc on peut accrocher ce machin a une grosse dynamo pour produire de l’électricité.
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Mais on peut aussi l’installer à côté d’un site d’industrie lourde et leur envoyer de la chaleur directement.
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afin qu’ils produisent des choses comme des produits chimiques nucléaires,
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de l’acier nucléaire, ou
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de la pâte à papier nucléaire. Donc on peut complètement décarbonner des industries qui aujourd’hui produisent beaucoup de CO2.
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Mais le « killer app » de la fission liquide sera les carburants liquides de synthèse. Dans un moteur à combustion on prend un hydrocarbure et on le brule en présence d’oxygène pour produire du CO2, de l’eau et de l’énergie.
Mais il est possible d’inverser ce processus, à condition d’avoir plein d’énergie propre et pas chère.
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Donc si on veut faire une voiture nucléaire, on peut prendre du thorium de la terre
Et le brûler dans un réacteur à sels fondus. On remet les produits de fission dans la terre et on obtient beaucoup d’énergie sous la forme de sel chaud.
On peut utiliser ça pour casser l’eau pour produire de l’oxygène et de l’hydrogène. Mais avec toute cette chaleur à haute température disponible, il ne faut pas s’arrêter là.
On peut extraire du CO2 de l’atmosphère ou de l’océan et le combiner avec l’hydrogène pour produire de l’eau et du méthanol.
Et on peut brûler le méthanol en remplacement direct de l’essence. Donc on utilise toute la technologie et l’infrastructure existante des carburants liquides, et on a des voitures nucléaires à zéro carbone !
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Mais pas que des voitures !
Chaque fois qu’on veut transporter des gens
Ou des matières, on peut utiliser des carburants de synthèse, neutre en carbone, fabriqués à partir de chaleur nucléaire. Donc maintenant on peut avoir des avions nucléaires, des camions, des bateaux et des bus nucléaires, et on a résolu la crise de l’énergie, et le réchauffement climatique. Wow ! Et tout ça parce qu’on a changé le combustible nucléaire solide pour un liquide. Donc maintenant vous êtes en train de vous demander « c’est très bien sur Powerpoint, mais est-ce que ça marche vraiment »?
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Dans les années 50 et 60 il y avait un homme remarquable nommé Alvin Weinberg, qui était le directeur du
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Oak Ridge National Laboratory dans le Tennessee. Weinberg et son équipe one inventé, conçu et construit les premiers réacteurs à fission liquide, y compris un réacteur nommé le « Molten Salt Reactor Experiment ». Le bâtiment qui l’abritait est toujours là – on le voit avec Google Earth.
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A l'intérieur, il y avait un réacteur expérimental. Les parties rouges ici sont le circuit primaire - les numéros de 1, 2 et 3 sont la marmite, l’échangeur et la pompe.
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Voici une photo en regardant dans la cellule chaude. Il y a un gars debout en haut là pour vous donner une idée de l'échelle,
et on voit clairement la cuve du réacteur, l'échangeur de chaleur et la pompe du circuit primaire. Ce réacteur a fonctionné, générant 8 MW de chaleur, pendant 4 ans, de 1965 à ’69, d’abord avec de l'uranium 235, puis avec de l'uranium 233. Et il s’est très bien comporté - il était facile à utiliser et à contrôler et il était très fiable. Donc Weinberg est allé demander plus d'argent.
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Mais le reste de l’industrie nucléaire aux US était déjà verrouillé sur les combustibles solides. Ils ne comprenaient pas la fission liquide, donc ils le voyaient comme une menace. Et le gouvernement de Richard Nixon avait engagé d’énormes sommes d’argent avec une conception rivale de surgénérateur avec refroidissement au sodium qu’ils étaient sûr allait marcher (il n’a pas marché…). Donc ils ont arrêté le programme sur les combustibles liquides, viré Weinberg et dispersé son équipe,

pour des raisons politiques, pas techniques.
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Et c’est la même histoire en France. Pour faire un développement dans le nucléaire ici, la suite logique est de commencer avec le CNRS,
puis le CEA,
AREVA et
enfin EDF.
Au CNRS il y a un petit groupe de chercheurs qui étudient les combustibles liquides depuis longtemps et qui disent qu’il y aurait beaucoup de bénéfices de développer la technologie. Mais comme dans le nucléaire en France on a toujours copié les américains,
le CEA dit « Non, nous a mis tous nos œufs dans un panier qui s’appelle ASTRID » qui êtes un Superphénix bis. Et dans le domaine de la fission nucléaire, la France entraine toute l’Europe. Mais le monde est en train de se réveiller.
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L’académie des sciences de la Chine a démarré en 2011 à Shanghai, un programme avec un budget de 350 millions de dollars et une équipe de 400 personnes.
Il est piloté et soutenu par Jiang Mianheng qui est le fils de l’ex premier de la Chine, Jiang Zemin
A la conférence internationale sur le thorium au CERN en octobre le directeur du programme, le professeur Xu a présenté ce planning qui vise un premier réacteur refroidi aux sels fondus en 2015, et un premier réacteur avec combustible liquide aux sels fondus avant 2020. En mars, un article dans le South China Morning Post a signalé que ce planning, qui s’étale sur 25 ans, a été ramené à 10 ans. Ils y vont.
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Au Canada, l’entreprise « Terrestrial Energy » a été créé fin 2012 autour de David Leblanc, qui veut développer un réacteur à sels fondus initialement pour l’industrie pétrolière.
Ce serait utilisé comme source de chaleur pour replacer le gaz dans l’extraction des sables bitumineux. Ils ont annoncé en mars qu’ils ont terminé leur tour de financement du capital d’amorçage. Ils y vont.
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Donc, au 21ième siècle, je pense que quelqu’un, quelque part va construire une de ces machines. Et quand ils le feront je pense que ça marchera très bien, tout comme celui de Weinberg en 1965.
La fission liquide peut fournir une énergie qui est fiable, moins chère que le charbon, intrinsèquement sûre, durable et propre. Elle coche toutes les cases. On peut imaginer la construction de ces réacteurs en usine, une nouvelle industrie de plusieurs dizaines de milliards d’Euros, avec des dizaines de milliers d’emplois – une sorte de « Airbus de l’énergie » si on veut. C’est une technologie de rupture qui a le potentiel de faire une grande contribution à la résolution du problème de réchauffement climatique. Ca nous donne un espoir que la technologie peut nous sortir des problèmes que la technologie a créés.
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C’est tellement différent de la technologie actuelle que,
qui sait, peut-être que la fission nucléaire peut redevenir cool ?!
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So - The Shift Project is a think tank. My request to you all is to
please, Think about liquid fission. And if you like what you think,
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please tell your friends. Merci.

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