Le thorium est un métal de la famille des actinides. Son unique isotope naturel est le thorium 232, un noyau radioactif à très longue durée de vie. Il se rencontre dans la croûte terrestre, généralement mêlé à d’autres éléments dans des minéraux plutôt que sous forme de métal pur. Ses composés ont servi dans des applications industrielles, tandis que son potentiel nucléaire repose sur sa transformation en uranium 233.
Où trouve-t-on le thorium ?
Le thorium est présent dans plusieurs roches et minéraux. La monazite, un phosphate contenant des terres rares, constitue une source importante. Comme le décrit l’IRSN au sujet des minéraux radioactifs, la quantité de thorium varie selon les roches; certaines collections minérales peuvent donc présenter une radioactivité mesurable.
Le thorium est généralement obtenu en séparant ses composés des autres constituants du minerai. L’Élémentarium de la Société chimique de France rapporte que l’histoire de l’élément commence en Norvège : un minéral transmis au chimiste Jöns Jacob Berzelius lui permit de l’identifier en 1828. Berzelius donna au nouvel élément le nom de Thor, dieu de la mythologie nordique.
Pourquoi le thorium a-t-il été utilisé dans l’industrie ?
L’un de ses usages historiques les plus connus concerne les manchons à incandescence des lampes à gaz. Chauffé par la flamme, l’oxyde de thorium, ou ThO₂, émettait une lumière vive. Le composé a également été employé dans des creusets destinés aux hautes températures et dans certains verres à indice de réfraction élevé, utiles pour fabriquer des lentilles. Ces applications sont décrites par le Jefferson Lab dans sa fiche sur l’élément.
Le thorium a aussi été ajouté à certains alliages de magnésium afin d’en améliorer le comportement à température élevée. D’autres usages industriels ont reposé sur ses propriétés électroniques ou sur celles de ses oxydes. Ces applications dépendent de la forme chimique du thorium : les propriétés du métal ne sont pas identiques à celles du dioxyde ou d’un composé présent dans un minerai.
Comment peut-il servir dans un cycle nucléaire ?
Le thorium 232 ne subit pas directement la fission comme un combustible fissile. Après capture d’un neutron, il peut se transformer, au fil de désintégrations radioactives, en uranium 233. Cet uranium est fissile et peut alimenter une réaction nucléaire. Le thorium est donc qualifié de matière fertile : il peut contribuer à produire un combustible, à condition d’être intégré à un système nucléaire adapté.
Ce principe est étudié dans le cadre de cycles de combustible au thorium, mais il ne signifie pas que le thorium constitue à lui seul un combustible prêt à l’emploi. Il faut notamment produire, séparer et gérer l’uranium 233 ainsi que les matières radioactives issues des transformations. Les usages nucléaires restent distincts des applications historiques de l’oxyde dans les lampes ou les matériaux.
Que signifie sa radioactivité pour la sécurité ?
Le thorium 232 est radioactif et se désintègre en émettant notamment des particules alpha. L’INRS rappelle que les rayonnements ionisants nécessitent une évaluation de l’exposition, en particulier dans les situations professionnelles. Pour les minéraux, l’IRSN signale que l’inhalation ou l’ingestion de poussières de roches friables peut entraîner une exposition interne. Le risque dépend donc de la matière, de sa quantité et des conditions de manipulation, et non de la seule présence du mot « thorium » sur une étiquette.
Le thorium est ainsi un élément naturel aux usages variés, mais fortement lié à la chimie de ses composés et à la radioactivité de ses isotopes. Sa place parmi les éléments de la famille des actinides aide à le situer aux côtés de l’uranium et d’autres éléments lourds, sans confondre ses usages industriels avec les recherches sur le cycle nucléaire.