Thorium en Chine : des prototypes, un agenda et une ambition géopolitique
Le 17 juin 2024, le réacteur expérimental TMSR-LF1 installé dans le désert de Gobi a atteint sa pleine puissance de 2 MWth, avec au passage une première mondiale : la conversion de thorium 232 en uranium 233 directement dans le cœur du réacteur. L’annonce est venue de l’Académie des sciences de Shanghai via son institut SINAP, qui pilote ce programme depuis une dizaine d’années. Ce petit réacteur à sels fondus au thorium n’alimente pas un réseau électrique, mais il sert de banc d’essai pour un futur parc.
La Chine ne cache plus ses objectifs. Le projet prévoit un réacteur pilote de 10 MWth dont la construction a démarré en 2025, avec une montée en puissance visée à l’horizon 2030. Des sources spécialisées évoquent déjà des réacteurs commerciaux de l’ordre de 100 MW en Chine vers la fin de la décennie, ce qui placerait le pays en tête sur cette filière. L’Agence internationale de l’énergie atomique rappelle que Pékin a délivré un permis d’exploitation pour son premier réacteur expérimental au thorium à sels fondus en juin 2023. La séquence est claire : labos dans les années 2010, prototype de 2 MWth, puis démonstrateurs de 10 MW, avant des unités industrielles.
Dans cette stratégie, la Chine ne travaille pas uniquement pour ses centrales terrestres. En 2025, la Société française d’énergie nucléaire a relayé les spécifications d’un projet de cargo de 14 000 conteneurs propulsé par un réacteur au thorium à sels fondus de 200 MWth, couplé à une turbine au CO₂ supercritique pour fournir environ 50 MWe. L’objectif affiché : des navires capables de naviguer plusieurs années sans ravitaillement. Le thorium quitte donc le rôle de curiosité de laboratoire pour entrer dans la planification industrielle chinoise, terrestre et maritime.
Pourquoi le thorium séduit : abondance, sûreté et déchets réduits
Sur le papier, le thorium coche plusieurs cases que les ingénieurs nucléaires traînent depuis longtemps comme un cahier de doléances. D’abord la ressource. Selon l’Agence américaine de géologie (USGS) et des synthèses reprises par des acteurs comme Optima Énergie, la croûte terrestre contient environ 7 ppm de thorium contre 2,5 à 3 ppm d’uranium. Des pays comme l’Inde, l’Australie, le Brésil ou les États-Unis disposent de gisements identifiés. La Chine, qui importe déjà une partie de son uranium, voit dans le thorium un levier de souveraineté énergétique.
Le thorium 232 n’est pas fissile. Il absorbe un neutron et se transforme en uranium 233, qui lui est fissile. Ce cycle intéresse les physiciens car le thorium offre, en théorie, un rendement énergétique par tonne plus élevé que l’uranium. Des travaux anciens du Oak Ridge National Laboratory, relancés aujourd’hui en Chine et en Europe, montrent qu’un cycle thorium-uranium 233 dans un réacteur à sels fondus peut extraire une grande fraction de l’énergie potentielle du combustible, bien plus que les réacteurs à eau légère actuels.
Sur la sûreté, les réacteurs à sels fondus utilisent un combustible liquide, un mélange de sels fluorés ou chlorés qui contient les éléments fissiles. Ce combustible circule dans un circuit primaire à basse pression. Les promoteurs de cette technologie mettent en avant deux points : absence de pression élevée comme dans un réacteur à eau pressurisée, et possibilité de vidanger le combustible par gravité dans des cuves de vidange en cas de surchauffe. En cas de perte de puissance, un « bouchon » de sel gelé fond et le combustible se déverse dans des réservoirs conçus pour stopper la réaction. Des vidéos pédagogiques et plusieurs équipes de recherche, comme Seaborg au Danemark, misent sur ce principe pour réduire le risque d’explosion de vapeur ou de rupture de cuve sous pression.
Le volet déchets attire autant l’attention. Des analyses reprises par l’Agence internationale de l’énergie atomique et par des vulgarisateurs spécialisés convergent sur un point : le cycle thorium génère moins d’actinides mineurs à très longue durée de vie que le cycle uranium-plutonium. Certains experts avancent que les déchets d’un réacteur au thorium à sels fondus retrouvent une radioactivité comparable à celle du minerai naturel en quelques 300 ans, là où le combustible usé des réacteurs actuels doit rester surveillé sur des échelles de dizaines de milliers d’années. L’ordre de grandeur change la question politique du stockage géologique profond.
Un nucléaire « propre » ? Ce que change vraiment le thorium pour les déchets
La communication autour du thorium en Chine insiste sur un nucléaire plus « propre », moins chargé en déchets à gérer pendant des millénaires. La réalité est plus nuancée. Le thorium produit moins d’actinides lourds comme le neptunium, l’américium ou le curium, qui posent problème dans le cycle uranium-plutonium. Cette réduction simplifie la radiotoxicité à long terme et la charge sur un stockage géologique.
Le tableau se complique avec l’uranium 232, compagnon de route de l’uranium 233. Le thorium, une fois irradié, génère des traces d’U-232. Ce dernier émet des rayons gamma très pénétrants, à travers des descendants comme le thallium 208. Sur le plan de la sûreté, c’est un avantage contre la prolifération, car il devient très difficile de manipuler et détourner du combustible U-233 sans blindages lourds et mesures radiologiques poussées. Sur le plan industriel, c’est un casse-tête. Les installations doivent intégrer des systèmes de télémanipulation et de protection renforcés pour fabriquer et retraiter ce combustible.
Le discours sur le thorium « quasi sans déchets » oublie aussi un point clé : même avec un cycle thorium bien maîtrisé, un réacteur à sels fondus produit des fissions. Les produits de fission, comme le césium 137 ou le strontium 90, restent fortement radioactifs pendant des décennies. Ils sortent du cœur via des systèmes de séparation en ligne et exigent un conditionnement et un stockage. La différence joue sur la durée de gestion à très long terme, pas sur l’existence même de déchets radioactifs.
Certains projets de réacteurs à sels fondus, en Chine comme en Europe, prévoient d’utiliser en partie le plutonium et les actinides issus des combustibles usés actuels comme « charge de départ ». Des vidéos de vulgarisation technique rappellent que ces réacteurs agissent alors comme des brûleurs de déchets, transformant une partie des stocks de plutonium en chaleur et en produits de fission de durée de vie plus courte. Le thorium se combine ici à un objectif de réduction des inventaires de plutonium civil qui s’accumulent dans les pays nucléarisés.
Technologie à sels fondus : ce que la Chine teste vraiment dans le désert de Gobi
Le TMSR-LF1 chinois n’est pas une centrale au sens classique. C’est un réacteur expérimental de 2 MWth, alimenté par un combustible liquide à base de sels fondus, installé à Wuwei, dans le désert de Gobi. Il n’utilise pas encore un cycle thorium fermé à l’échelle industrielle. Il sert à valider des briques techniques : comportement des matériaux au contact des sels, chimie en ligne, gestion du combustible liquide, instrumentation dans un environnement hautement corrosif.
Le cœur du réacteur contient un sel fluoré qui transporte l’uranium et le thorium. La température de fonctionnement dépasse les 600 °C, ce qui ouvre la voie à des rendements thermodynamiques plus élevés que les 33 % classiques des réacteurs à eau légère, surtout si l’on utilise des cycles au CO₂ supercritique. La contrepartie se trouve dans les contraintes sur les matériaux. Des alliages comme l’Hastelloy N ou des variantes locales doivent résister à la corrosion des sels, aux hautes températures et au bombardement neutronique. C’est là que se joueront la durée de vie des composants et les coûts de maintenance.
Les réacteurs à sels fondus demandent aussi une chimie en ligne sophistiquée. Le combustible liquide transporte les produits de fission, dont certains empoisonnent la réaction nucléaire, comme le xénon. Des systèmes de dégazage et de séparation sont intégrés au circuit. Les équipes chinoises travaillent sur des boucles de traitement en continu, là où les réacteurs actuels sortent des assemblages de combustible tous les 3 à 5 ans. Cette exploitation en continu rapproche plus un réacteur à sels fondus d’une installation chimique de haute température que d’une centrale nucléaire à eau pressurisée classique.
Enfin, le fait que la Chine ait obtenu un permis d’exploitation pour un tel réacteur en 2023 montre aussi un choix politique. Le pays accepte d’investir dans une filière encore expérimentale, avec des incertitudes techniques et économiques, plutôt que de se contenter des seuls réacteurs à eau pressurisée Hualong. La mise en service d’un démonstrateur de 10 MWth dans les années 2030 servira de test grandeur nature : facilité d’exploitation, disponibilité, coûts de fonctionnement. À ce stade, aucun pays occidental n’a franchi un cap équivalent sur le thorium en exploitation réelle.
Propreté climatique, risques et limites : où s’arrête le mythe du thorium « miracle » ?
Sur le plan climatique, un réacteur au thorium reste un réacteur nucléaire. Les émissions directes de CO₂ par kilowattheure produit restent très faibles, de l’ordre de quelques dizaines de grammes, similaires à celles du nucléaire classique et de l’éolien, bien en dessous du gaz ou du charbon. La Chine, qui dépend encore massivement du charbon pour son électricité, voit dans cette filière un moyen de décarboner son système sans sacrifier la production pilotable.
La question du risque d’accident se pose différemment. Un réacteur à sels fondus fonctionne à basse pression. Il ne contient pas de grandes quantités d’eau sous pression comme les réacteurs actuels, ce qui réduit le risque d’explosion de vapeur. Le combustible fond déjà, il ne peut pas « fondre » comme un cœur classique. En cas de perte de refroidissement, la vidange par gravité dans des cuves de sécurité évite la montée en température incontrôlée du cœur. Ce sont des arguments solides sur le papier.
Reste tout ce qui entoure l’installation : bâtiments, circuits de sels, systèmes de dégazage de produits radioactifs, stockage des déchets liquides ou solides. Un incident sur un circuit de sels à 700 °C, riche en produits de fission, ne ressemblerait pas à un accident de type Tchernobyl ou Fukushima, mais il pourrait contaminer une zone industrielle et poser des défis de décontamination inédits. La propreté du thorium n’efface pas la nature nucléaire du risque. Elle le déplace sur d’autres variables.
La filière n’échappe pas non plus à la contrainte financière. Des acteurs privés comme la société danoise Seaborg annoncent des coûts visés entre 20 et 40 dollars par MWh pour des réacteurs compacts à sels fondus, mais ces chiffres restent des projections. Aucun réacteur commercial au thorium n’a encore livré plusieurs années de production stabilisée pour confirmer ces promesses. La Chine investit massivement en R&D, avec des budgets publics qui se chiffrent en centaines de millions de dollars. L’Occident, lui, a abandonné la voie des sels fondus au thorium dans les années 1970, jugée trop complexe pour l’époque.
Thorium, Chine et nucléaire « propre » : ce que l’on peut vraiment attendre
Le thorium ne va pas effacer les déchets nucléaires ni transformer magiquement le nucléaire en énergie « verte » au sens politique du terme. Il change l’équation sur plusieurs points précis : abondance du combustible, composition des déchets, risque de prolifération, profil d’accident. La Chine l’a compris et avance vite, avec un calendrier public, des prototypes opérationnels et des projets pilotes à l’horizon 2030.
Pour l’instant, le thorium reste une filière en construction. Il n’existe pas encore de centrale commerciale au thorium à sels fondus qui alimente un réseau national et publie des bilans détaillés. Les promesses sur les déchets à 300 ans ou sur les coûts à 30 dollars par MWh doivent passer l’épreuve des faits : corrosion des matériaux, fiabilité des systèmes de chimie en ligne, réglementations, acceptation locale.
La seule certitude tient à la géographie de la recherche. La Chine a pris une longueur d’avance sur cette technologie, pendant que l’Europe et les États-Unis discutent de prolongation de réacteurs existants ou de petits réacteurs modulaires à eau. Si les démonstrateurs chinois au thorium tiennent leurs promesses, la question ne sera plus « le thorium est-il une bonne idée ? », mais « voulons-nous dépendre de technologies nucléaires clés développées ailleurs ? ». Sur le nucléaire « propre », le débat ne se joue plus seulement sur les déchets, mais aussi sur la souveraineté technologique.
