Les Etats-Unis produisent à nouveau du plutonium pour la recherche spatiale
Pour la première fois depuis bientôt 30 ans, le Département américain de l’énergie (DOE) a de nouveau produit du Plutonium-238. Celui-ci sera utilisé par la NASA pour alimenter les installations spatiales en électricité et en chaleur.
Les scientifiques de l’Oak Ridge National Laboratory (ORNL), dans l’Etat américain du Tennessee, ont annoncé en décembre 2015 la fabrication d’un échantillon de 50 grammes de plutonium-238 (Pu-238). L’installation du DOE a ainsi, pour la première fois en 30 ans, fabriqué du plutonium destiné à la navigation spatiale. Le programme a été relancé il y a environ 2 ans et est financé par la NASA à hauteur de 15 millions de dollars par an.
La NASA a besoin de nouveaux combustibles
La production de Pu à Savannah River avait été interrompue à la fin des années 1980. Actuellement, quelque 35 kg de Pu-238 sont réservés à la NASA, ce qui doit permettre d’approvisionner entre deux et trois missions d’ici 2020. Dans un premier temps, entre 300 et 400 g seront produits chaque année dans les laboratoires d’Oak Ridge et d’Idaho, grâce à un financement de la NASA. Par la suite, l’automatisation et l’extension des installations permettront de passer à environ 1,5 kg par an. Par ailleurs, l’ORNL a indiqué que la nouvelle production sera mélangée à des stocks existants qui actuellement ne répondent pas aux spécifications, mais qui pourront ainsi être utilisés.
La production commencera dans le Laboratoire National de l’Idaho, dans lequel sont stockées les réserves actuelles de Neptunium-237, puis sera envoyée à l’ORNL si besoin. Là-bas, l’oxyde de neptunium sera mélangé à de l’aluminium et compressé en vue d’être transformé en pastilles très denses. Ces pastilles seront ensuite irradiées dans le High Flux Isotope Reactor, ce qui permettra de produire du neptunium-238, qui se désintègrera ensuite rapidement en Pu-238. Les pastilles irradiées seront ensuite dissoutes par le biais d’un procédé chimique afin de séparer le Pu du neptunium restant. La matière obtenue sera envoyée au Laboratoire National de Los Alamos sous forme d’oxyde de plutonium, où elle sera stockée avant d’être utilisée dans le cadre d’une mission spatiale. Le neptunium restant sera retraité et utilisé pour fabriquer à nouveau du Pu-238.
Des «batteries nucléaires» pour la navigation spatiale
Le Pu-238, non militaire, est utilisé dans la navigation spatiale depuis plus de 50 ans. Sa chaleur de désintégration est directement convertie en électricité à l’aide d’éléments thermoélectriques dans des Radioisotope Thermoelectric Generator (RTG), appelés encore «batteries nucléaires». Ainsi, les RTG fournissent une puissance électrique comprise entre 100 et 200 W qui permet d’alimenter les instruments embarqués dans les sondes spatiales ou les satellites. Parallèlement, la chaleur de désintégration chauffe les appareils, souvent de haute sensibilité, et les protège contre les températures très basses présentes dans l’Univers.
Les RTG étaient également utilisés à bord des satellites de navigation militaires dans les années 1960, et plus tard à bord des satellites météorologiques civils. Ils produisent de l’électricité et de la chaleur destinées aux sondes Pioneer, Viking et Voyager. Les dernières missions spatiales équipées de ce type de systèmes sont le rover Curiosity envoyé sur Mars et la sonde New Horizons, qui a dépassé Pluton en 2015. La NASA prévoit d’envoyer sur Mars un autre rover équipé d’un RTG en juillet 2020.
Source
M.Re./C.B. d’après des communiqués de presse du DOE et de la NASA du 22 et du 30 décembre 2015