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Description : métal naturel
Isotopes : le thorium naturel comporte le thorium 232, le thorium 228, et d'autres isotopes en petites quantités
Production : extraction et traitement de minerais tels que uranothorianite et monazite
Utilisation : production d'uranium 233 par irradiation du thorium 232
Radioactivité : thorium 232 est un émetteur alpha très radiotoxique
Commentaires : thorium 232 est une matière fertile ; les descendants comprennent radon 220 (thoron), bismuth 212, et thallium 208
Le thorium, un métal, se trouve naturellement dans des minerais divers, dont la monazite, la bastnaésite et l'uranothorianite. Dans l'industrie, on l'obtient le plus souvent comme produit secondaire du traitement de la monazite.
A l'état naturel, le thorium est un mélange de thorium 232, de thorium 228 et en petites quantités, mais variables, de quatre autres isotopes. Le thorium 232, avec une période de 14 milliards d'années, est de loin l'isotope de thorium le plus abondant. Le thorium 228, avec une période de 1,9 ans, est un descendant du thorium 232.
Production
Les étapes principales de la production du thorium épuré sont semblables à celles de la production de l'uranium : l'extraction et la concentration du minerai ; la séparation et la purification du thorium normalement au moyen du solvant TBP, produisant soit une solution aqueuse de nitrate de thorium soit des cristaux de nitrate de thorium hydraté et enfin la conversion en métal ou en un composé du thorium [Benedict 81].
UtilisationLe thorium 232 comme l'uranium 228 est fertile. Bombardé par les neutrons, le thorium 232 se transforme en uranium 233, matière fissile. Nous présentons l'utilisation militaire dans l'Uranium 233.
Côté civil, certains réacteurs peuvent utiliser le thorium 232 comme matière fertile et l'uranium 235 comme matière fissile. L'une des deux options principales pour alimenter en combustible les réacteurs à haute température HTR (High Temperature Reactor), et la plus intéressante, est le cycle thorium, utilisant l'uranium 235 enrichi à 90 % ou plus et le thorium 232, les deux mélangés dans une même particule de combustible ou dans deux particules différentes.
Des prototypes de réacteurs HTR ont été construits en Angleterre, en Allemagne et aux Etats-Unis. Les sociétés françaises Sfec et Cerca ont fabriqué ou participé à la fabrication du combustible au thorium. Cependant, la France a abandonné la filière en 1979 sans avoir construit un réacteur.
Côté militaire, la seule utilisation française que nous connaissons est l'adjonction
de thorium au métal du carter des réacteurs ATAR des avions Etendard et Mirage pour renforcer la résistance du carter à la chaleur.
Actuellement des chercheurs étudient la possibilité de produire de l'énergie à partir du thorium 232 au moyen de réacteurs sous-critiques couplés aux accélérateurs.
SantéLe thorium 232 est un émetteur alpha très radiotoxique. Pour cet isotope, la limite annuelle d'incorporation (LAI) par inhalation est de 90 Bq/an, en comparaison de celle du plutonium 239 qui est de 300 Bq/an. C'est-à-dire que le thorium 232 est considéré presque 3,3 fois plus radiotoxique que le plutonium [CIPR 90].
Le thorium est également dangereux en raison de sa chaîne de décroissance. Les descendants du thorium 228, qui ont des périodes courtes s'accumulent rapidement. Ils comprennent le radon 220 (thoron), un gaz qui relâche des particules alpha ; puis le bismuth 212 et le thallium 208, qui émettent des rayons gamma de haute énergie. Quarante ans après la séparation du thorium de son minerai porteur, le thorium 232 et ses descendants sont cinq fois plus actifs que le thorium 232 et 228 au moment de leur séparation [Benedict 81].
Sources françaisesDepuis 1910 environ [Andra 96] à 1975, la Société des Terres Rares (qui a dirigé l'usine du Bouchet de 1946 à 1948), et, de 1975 à 1994, Rhône-Poulenc ont produit le thorium comme sous-produit du traitement de la monazite. De plus, dans les décennies 50 et 60, le CEA a importé le thorium de Madagascar sous forme de monazite à haute teneur en oxyde de thorium et d'uranothorianite. Les rapports annuels du CEA n'indiquent pas la destination de la monazite en provenance de Madagascar mais ils notent que l'uranothorianite était traitée au Bouchet.
Le CEA a expérimenté l'irradiation du thorium et en a extrait de l'uranium 233. On a irradié du thorium surtout à Marcoule. Un laboratoire de Saclay a retraité du thorium irradié au moyen du procédé Thorex pour en obtenir de l'uranium 233. Ce laboratoire fonctionnait dès 1958 et a été démonté en 1963, « aucune production ou utilisation importante de cet isotope n'étant prévue dans les prochaines années » [CEARa 63]. Cependant, en 1968, l'Atelier pilote de Marcoule a extrait 2 kg d'uranium 233 du thorium irradié à Marcoule.
Le CEA a vendu à l'étranger une partie du nitrate de thorium produit au Bouchet [CEARa 62] ; une autre partie, jamais utilisée, est entreposée à Cadarache. Les déchets provenant de la production de thorium sont entreposés à divers endroits en France.
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