Qu'est-ce que le thorium ? 5 faits à connaître
Plus abondant que l’uranium dans la croûte terrestre, le thorium suscite un intérêt renouvelé dans la recherche sur l’énergie nucléaire de nouvelle génération. Longtemps resté en marge des filières conventionnelles, ce métal est aujourd’hui étudié pour certains réacteurs avancés, notamment les réacteurs à sels fondus (MSR).
Son potentiel repose sur plusieurs particularités. Selon les configurations, le cycle thorium pourrait limiter la production de plutonium et d’actinides mineurs, tandis que les MSR peuvent fonctionner à basse pression.
De son abondance naturelle à la gestion des déchets radioactifs, découvrez cinq faits scientifiques pour mieux comprendre le thorium, ses applications potentielles et les défis liés à son utilisation.
Fait #1 : Le thorium est plus abondant que l’uranium dans la croûte terrestre
Le thorium est un élément naturellement présent dans les roches et les sols, généralement en faibles concentrations. En moyenne, les sols contiennent environ 6 parties par million (ppm) de thorium [1], tandis que son abondance dans la croûte continentale est estimée entre 6 et 10 grammes par tonne [5]. Selon l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA), il serait environ 3 à 4 fois plus abondant que l’uranium dans la croûte terrestre [4][5].
Cette présence relativement répandue en fait une ressource géologiquement intéressante, notamment dans un contexte où plusieurs pays cherchent à diversifier leurs options énergétiques et leurs chaînes d’approvisionnement en minéraux stratégiques. Les ressources mondiales identifiées en thorium sont estimées à environ 6,4 millions de tonnes par le World Nuclear Association [1].
Les volumes les plus importants recensés se trouvent notamment en Inde, au Brésil, en Australie et aux États-Unis. Le Canada figure également parmi les pays disposant de ressources identifiées en thorium, avec une estimation d’environ 172 000 tonnes [1]. Comme pour toute ressource minérale, son potentiel dépend toutefois de la concentration des gisements, de leur contexte géologique et des conditions techniques, économiques et réglementaires liées à leur mise en valeur.
Tableau 1 : Ressources mondiales identifiées en thorium (principaux pays)
| Pays | Ressources identifiées (tonnes) |
|---|---|
| Inde | 846 000 |
| Brésil | 632 000 |
| Australie | 595 000 |
| États-Unis | 595 000 |
| Canada | 172 000 |
| Autres ressources mondiales* | 3 515 000 |
| Total mondial | ~6 355 000 |
Source : World Nuclear Association, Thorium (octobre 2026) [1]
Fait #2 : Le thorium naturel est une matière fertile, pas un combustible fissile direct
Contrairement à l’uranium enrichi, le thorium ne s’utilise pas directement comme combustible fissile. Le thorium naturel est presque entièrement composé de thorium-232, un isotope dit fertile : il peut contribuer à un cycle nucléaire, mais seulement après avoir été transformé en uranium-233 dans un réacteur [3][4].
La distinction entre fissile et fertile permet de mieux comprendre son rôle :
Fissile : matériau dont les noyaux peuvent se diviser lorsqu’ils absorbent un neutron lent, en libérant de l’énergie. L’uranium-235 et le plutonium-239 en sont des exemples.
Fertile : matériau qui ne fissionne pas directement, mais qui peut être converti en matériau fissile après absorption d’un neutron.
Dans le cas du thorium, cette conversion suit une séquence de transmutation : le thorium-232 absorbe un neutron et devient thorium-233, qui se transforme ensuite en protactinium-233, puis en uranium-233, un isotope fissile [6]. Pour amorcer et maintenir ce processus, un réacteur doit toutefois disposer d’une matière fissile de départ, comme l’uranium-235 ou le plutonium-239 [3][4].
Figure 1 : Schéma de flux illustrant la séquence Th-232 → Th-233 → Pa-233 → U-233
Cette particularité ne réduit pas l’intérêt du thorium. Elle montre plutôt que son potentiel dépend de la conception du réacteur et de la gestion du cycle combustible. Le protactinium-233, par exemple, peut lui-même absorber des neutrons, ce qui doit être pris en compte pour optimiser la production d’uranium-233 [1].
Un exemple récent illustre cette approche. En Chine, le réacteur expérimental à sel fondu TMSR-LF1, situé à Wuwei, a été développé pour étudier l’utilisation du thorium dans un système nucléaire avancé. Ce réacteur utilise une matière fissile de départ, notamment de l’uranium-235, tout en permettant d’observer la conversion du thorium en uranium dans un environnement expérimental [7][10].
Cet exemple résume bien le rôle du thorium : il ne remplace pas directement un combustible fissile, mais il peut contribuer à un cycle dans lequel le thorium-232 est progressivement converti en uranium-233.
Pour aller plus loin : "SMR, MSR et thorium : comprendre le nucléaire de nouvelle génération"
Fait #3 : Les réacteurs à sel fondu compatibles avec le thorium fonctionnent à basse pression
Les réacteurs à sel fondu, ou MSR, font partie des technologies nucléaires avancées souvent associées au cycle du thorium. Leur particularité ne tient pas seulement au combustible envisagé, mais aussi au type de fluide utilisé pour transporter la chaleur : un sel liquide maintenu à haute température.
Dans un réacteur à eau pressurisée conventionnel, l’eau doit rester sous très forte pression pour demeurer liquide. Un réacteur de ce type fonctionne typiquement à environ 315 °C et sous une pression d’environ 150 atmosphères [7]. À l’inverse, les sels fluorés utilisés dans plusieurs concepts de MSR peuvent rester liquides à haute température sans nécessiter une telle pressurisation, notamment entre environ 500 °C et 1 400 °C selon les sels et les conceptions [7].
Cette différence est importante sur le plan de la conception. En fonctionnant à une pression proche de la pression atmosphérique, les MSR réduisent certains risques associés aux systèmes hautement pressurisés. Plusieurs concepts intègrent aussi des mécanismes de sûreté passive, c’est-à-dire conçus pour fonctionner sans intervention humaine immédiate ni alimentation électrique active. Certains modèles prévoient par exemple un bouchon de sel solidifié (freeze plug) qui fond en cas de surchauffe, permettant au sel de s’écouler par gravité vers des réservoirs configurés pour arrêter la réaction en chaîne [7].
Ces caractéristiques contribuent à l’intérêt porté aux MSR dans le développement du nucléaire avancé. Leur fonctionnement à basse pression et leurs mécanismes de sûreté passive en font une architecture étudiée pour différents cycles combustibles, dont le cycle thorium-uranium-233.
Fait #4 : La monazite est une importante source de thorium associée aux terres rares
Le thorium est rarement considéré comme une ressource isolée. Il est le plus souvent présent dans des minéraux qui contiennent aussi d’autres éléments d’intérêt, en particulier les terres rares. C’est notamment le cas de la monazite, un minéral phosphaté associé aux terres rares, présent dans certains sables minéraux et historiquement reconnu comme l’une des principales sources minérales de thorium.
La monazite contient généralement des terres rares, comme le cérium, le lanthane et le néodyme, ainsi que du thorium et parfois de l’uranium. Cette composition explique à la fois son intérêt économique et sa radioactivité naturelle [8]. Selon l’origine et les caractéristiques géologiques du gisement, la teneur en thorium de la monazite peut varier de façon importante [5].
Les ressources en thorium sont principalement associées aux placers, aux carbonatites et à certains gisements filoniens à terres rares [2]. Dans les sables minéraux, la monazite se retrouve souvent avec d’autres minéraux lourds, comme l’ilménite, le rutile, le zircon ou la sillimanite [5].
Cette association minéralogique est importante pour comprendre le potentiel du thorium. À l’échelle mondiale, la monazite est surtout extraite pour les terres rares, tandis que le thorium est généralement un co-produit ou un sous-produit encore peu récupéré [2]. Les gisements qui en contiennent peuvent donc présenter un intérêt plus large, notamment lorsqu’ils sont associés à des substances stratégiques comme les terres rares, le niobium, le tantale ou le titane [5].
Fait #5 : Le cycle thorium se distingue par une production réduite d’actinides lourds
La gestion des déchets radioactifs et le risque de détournement des matières fissiles font partie des enjeux les plus sensibles du nucléaire. Le cycle thorium-uranium-233 ne supprime pas ces enjeux, mais il se distingue du cycle uranium-plutonium conventionnel par deux caractéristiques importantes : la nature des déchets produits et la présence possible d’isotopes qui compliquent la manipulation du combustible.
Une radiotoxicité à long terme potentiellement réduite : dans un cycle thorium, la production de plutonium et d’actinides mineurs est généralement beaucoup plus faible que dans un cycle uranium-plutonium [3][4]. Ces actinides mineurs, comme le neptunium, l’américium et le curium, sont importants parce qu’ils contribuent fortement à la radiotoxicité à long terme du combustible usé. En produire moins peut donc réduire certains enjeux associés aux déchets nucléaires, en particulier sur les périodes où ces éléments dominent la radiotoxicité résiduelle [3]. L’AIEA indique par exemple que, dans le cas particulier des amplificateurs d’énergie à base de thorium, les déchets produits pourraient présenter une radiotoxicité environ 30 fois inférieure à celle des déchets issus d’un combustible à base d’uranium pendant les 30 000 premières années de refroidissement [4]. Cette donnée demeure toutefois propre à cette configuration et ne doit pas être généralisée à tous les réacteurs utilisant du thorium.
Une résistance à la prolifération liée à l’uranium-232 : lors de la production d’uranium-233 à partir du thorium, de l’uranium-232 peut également se former [4]. Cet isotope est important parce que ses produits de désintégration, notamment le thallium-208, émettent des rayonnements gamma très pénétrants [9]. En pratique, cette signature radiologique rend le combustible plus difficile à manipuler, à transporter ou à détourner sans protections spécialisées. Elle peut donc renforcer la résistance à la prolifération, tout en ajoutant des contraintes techniques pour la gestion du combustible irradié.
Ces deux aspects expliquent pourquoi le cycle thorium continue d’être étudié dans le contexte des réacteurs avancés. Il ne constitue pas une solution simple ou universelle, mais il offre un profil différent : moins orienté vers la production d’actinides lourds et plus contraignant à détourner en raison de la présence possible d’uranium-232.
Pour aller plus loin : "Le thorium face à l'uranium : histoire d'un choix technologique et stratégique"
En résumé : cinq faits pour mieux comprendre le thorium
Longtemps resté en marge du nucléaire conventionnel, le thorium retrouve aujourd’hui une place dans les recherches consacrées aux technologies énergétiques de nouvelle génération. Les caractéristiques de son cycle combustible, combinées au développement actif de réacteurs à sel fondu de nouvelle génération, notamment en Chine, en font une ressource que plusieurs acteurs scientifiques et industriels continuent d'étudier dans le cadre de la diversification des sources d'énergie bas carbone.
Squatex suit de près l'évolution des ressources énergétiques et des minéraux critiques, dont certains sont étroitement liés aux gisements de thorium. Mieux comprendre la science derrière ces ressources permet d'en évaluer le potentiel dans un contexte de transition énergétique.
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Références
[1] World Nuclear Association. “Thorium.” World Nuclear Association, updated 1 October 2026. https://world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/thorium
[2] U.S. Geological Survey. "Thorium." Mineral Commodity Summaries 2024. U.S. Geological Survey, 2024, https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2024/mcs2024-thorium.pdf.
[3] National Nuclear Laboratory. Comparison of Thorium and Uranium Fuel Cycles. NNL (11) 11593 Issue 5, National Nuclear Laboratory, 2012. UK Government, https://assets.publishing.service.gov.uk/media/5a79a2bded915d0422069ebe/6300-comparison-fuel-cycles.pdf.
[4] International Atomic Energy Agency. Thorium Fuel Cycle — Potential Benefits and Challenges. IAEA-TECDOC-1450, International Atomic Energy Agency, 2005, https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TE_1450_web.pdf.
[5] International Atomic Energy Agency. Thorium Resources as Co- and By-Products of Rare Earth Deposits. IAEA-TECDOC-1892, International Atomic Energy Agency, 2019, https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TE-1892web.pdf.
[6] Energy Education. "Thorium Fuel Cycle." Energy Education, University of Calgary, n.d., https://energyeducation.ca/encyclopedia/Thorium_fuel_cycle.
[7] World Nuclear Association. "Molten Salt Reactors." World Nuclear Association, updated 21 Nov 2025, https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-power-reactors/other/molten-salt-reactors.
[8] Gudyanga, Francis P. Minerals in Africa. CRC Press, 2020. Taylor & Francis, https://taylorandfrancis.com/knowledge/Engineering_and_technology/Materials_science/Monazite/.
[9] Dwijayanto, R. Andika Putra. "Characterising U-232 and Tl-208 Buildup and Decay on Thorium-Fuelled RGTT200K." Sigma Epsilon, vol. 25, no. 1, May 2021, pp. 1–8. Semantic Scholar, https://pdfs.semanticscholar.org/d251/ff501c2d2a8330bd4e0b21a45e031ae703e3.pdf.
[10] World Nuclear News. “Chinese molten salt reactor achieves conversion of thorium-uranium fuel.” 4 novembre 2025. https://www.world-nuclear-news.org/articles/chinese-msr-achieves-conversion-of-thorium-uranium-fuel
