La voiture nucléaire

Nos voitures seront-elles bientôt propulsées par l’énergie nucléaire, comme celles-ci ?

Voitures nucléaires

Euuuh, non.

Mais la voiture nucléaire est déjà une réalité. Avec environ 75% d’électricité française produite par des réacteurs nucléaires, 3 voitures électriques françaises sur 4 sont des voitures nucléaires !

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En France, 3 Zoe sur 4 sont propulsées au nucléaire

Evidemment, tous les pays ne sont pas équipés en réacteurs nucléaires comme la France. Et les voitures électriques restent pour l’instant limitées en autonomie par rapport à leurs cousines thermiques. De plus, comment faire pour éliminer les émissions CO2 des autres modes de transport – camion, bus, bateau, avion… ?

Eh bien, un réacteur nucléaire à sels fondus peut apporter la solution. Ce type de réacteur fonctionne avec un combustible liquide, permettant un fonctionnement à pression atmosphérique et haute température. Cette haute température permettrait de produire des carburants de synthèse à partir de la chaleur du réacteur.

Carburants de synthèse

L’hydrogène peut faire fonctionner une pile à combustible, mais il faut le stocker à pression très élevée. L’azote et le charbon peuvent transporter l’énergie potentielle chimique de l’hydrogène. L’éther méthylique peut remplacer le gazole. Si on prend le cas du méthanol, qui peut remplacer l’essence dans un moteur à combustion interne, à quoi ressemblerait notre voiture nucléaire ?

Voiture au thorium

L’énergie du thorium est convertie en chaleur par le réacteur à sels fondus. Les produits de fission sont séparés du sel de combustible : après une isolation géologique de 300 ans ils n’ont plus de radioactivité significative. La haute température du sel sortant des échangeurs de chaleur du réacteur permet de produire d’abord de l’hydrogène puis du méthanol, qui est brulé par le moteur de la voiture. Notez que les échanges entre ces processus et l’environnement sont neutres : pour le CO2 par exemple, on absorbe autant dans la fabrication du méthanol que ce qui est rejeté par la combustion du moteur de la voiture.

L’hydrogène est produit par le cycle soufre-iode :

Production hydrogène

Les hautes températures demandées par ce processus sont impossible à atteindre pour un réacteur à eau pressurisée classique. Pour produire efficacement des carburants liquides de synthèse à partir de l’énergie nucléaire, il est nécessaire – et urgent, de changer de technologie.

La Chine croit fort à cette solution. Lors de la conférence ThEC12 début novembre à Shanghai, Xu Hongjie, directeur du Centre pour le Réacteur à Sels Fondus au Thorium de l’académie des sciences de la Chine, a annoncé qu’un prototype pour la production du méthanol à 1 kilogramme / heure sera produit pour 2015.

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Photo : Mark Halper

 

Article inspiré par ceux de Mark Halper et Robert Hargraves

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Le programme de développement des réacteurs à sels fondus de la Chine

Ken Chun de l’Académie des Sciences de la Chine a donné une présentation le 6 août 2012 à l’Université de Berkeley en Californie, sur le programme chinois de développement des réacteurs à sels fondus.

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Ken Chun présente le programme chinois pour le développement des réacteurs à sels fondus

 

Une vidéo de cette présentation (en anglais) a été publiée sur YouTube par Gordon McDowell.

En synthèse, la Chine a financé (à hauteur de 350M$) et démarré un programme de 5 ans pour la fabrication de deux réacteurs expérimentaux. Le premier réacteur sera étudié en détail en 2013, fabriqué en 2014 et atteindra la criticité fin 2015. Ce sera un réacteur avec combustible solide, refroidi par sels fondus, avec les caractéristiques suivantes :

  • Puissance : 2MW
  • Combusible « TRISOFUEL » diamètre 6cm
  • Température d’opération : 600°C à 650°C
  • Cylindre de diamètre 1,3m et d’une hauteur de 1,3m
  • Coefficient de réactivité négatif
  • Sel de refroidissement : FLiBe
  • Sel de la boucle intermédiaire : FLiNaK
  • Démarrage avec U235 à 10% d’enrichissement

Le deuxième réacteur, également de 2MW, devra atteindre la criticité en 2017. Il aura un combustible liquide à sels fondus. Le retraitement du combustible n’est pas prévu dans ce réacteur et, à priori, beaucoup de décisions restent à prendre sur sa définition détaillée.

Selon le succès de ces réacteurs, la Chine développera un programme pilote avec un réacteur d’environ 10MW, puis un programme démonstrateur avec un réacteur d’environ 100MW.

Le principal contributeur est le Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP), avec environ 300 personnes qui travaillent à plein temps sur ce programme. 100 personnes supplémentaires y travaillent à plein temps à l’éxtérieur de l’institut. Pour l’instant, les plus grands challenges rencontrés sont dans le choix des matériaux pour les réacteurs.

Les Etats-Unis et la Chine s’associent pour étudier les réacteurs à sels fondus au thorium

Le département de l’énergie des Etats-Unis (DOE) s’est associé avec l’académie des sciences de la Chine (CAS), pour établir un mémorandum d’accord CAS et DOE sur la coopération dans l’énergie nucléaire, selon un article smartplanet de Mark Halper.

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Les noms, les visages et la structure de la collaboration nucléaire entre le département de l’énergie des Etats-Unis et l’académie des sciences de la Chine

 

Il s’agit en particulier de travailler sur les réacteurs à sels fondus au thorium, ce qui laisse suggérer que les Etats-Unis reconnaissent un rôle potentiel pour le thorium en tant que source d’énergie du futur.