La grande originalité des réacteurs au thorium tient à l’utilisation de sels fondus (souvent fluorures de lithium et de béryllium) dans lesquels est dissous le combustible. Ce procédé permet un excellent transfert thermique, une stabilité passive et un fonctionnement à basse pression. Mais il a un coût : la corrosion.
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Un défi pour les réacteurs à sels fondus
Les sels fondus sont chimiquement agressifs. À haute température (600 à 800 °C), ils attaquent les métaux usuels, même les aciers inoxydables. Le défi est donc de trouver des matériaux résistants pendant des décennies sans dégradation. C’est ici que s’est brisée, dans les années 1970, la première tentative américaine du Molten-salt Reactor Experiment (MSRE). Si le réacteur a fonctionné, les composants ont souffert.
Aujourd’hui, le principal verrou technologique pour déployer massivement des réacteurs au thorium à sels fondus n’est pas nucléaire, mais métallurgique.
Pourquoi les sels fondus sont-ils corrosifs ?
Les sels fondus utilisés dans ces réacteurs sont des solvants ioniques très stables thermiquement, mais très agressifs chimiquement. Ils peuvent dissoudre certains éléments des alliages métalliques, notamment le chrome et le fer, entraînant une perte d’épaisseur et une fragilisation des parois.
Une course mondiale vers les superalliages
Pour répondre à cette contrainte, les laboratoires travaillent sur plusieurs pistes. D’abord les superalliages au nickel, comme l’Hastelloy-N, déjà utilisés dans le MSRE, qui résistent assez bien aux sels fluorés. Ensuite, l’usage de revêtements céramiques ou de barrières anticorrosion, encore expérimentaux, mais prometteurs. Enfin, la recherche explore l’intégration de graphite dans certaines parties non critiques pour sa stabilité thermique.
La Chine, avec son projet TMSR (Thorium Molten Salt Reactor), a investi massivement dans ce domaine. Elle teste depuis 2021 un réacteur expérimental à sels fondus dans le désert du Gansu. En parallèle, l’Inde, la Russie et plusieurs start-ups américaines et européennes (comme Moltex Energy ou Copenhagen Atomics) développent leur propre approche des matériaux résistants.
Cette compétition pousse aussi à explorer d’autres types de sels fondus, moins corrosifs, comme les chlorures ou des mélanges eutectiques modifiés.
Et si on revenait aux réacteurs au gaz ?
Certains chercheurs proposent une solution alternative : revenir à des réacteurs au thorium refroidis au gaz (hélium), comme les anciens HTR (High Temperature Reactors). Moins efficaces que les sels fondus, ils sont aussi moins corrosifs, mais plus complexes à réguler thermiquement. La balance sûreté/rendement reste en débat.
