Les déchets nucléaires pourraient être réutilisés en un isotope rare nécessaire à la fusion nucléaire, qui pourrait théoriquement produire des quantités presque sans limite d’énergie propre, dit un scientifique.
La version radioactive de l’hydrogène, appelé tritium, n’est pas naturellement disponible sur Terre, est coûteuse à produire et peut être fabriquée en quantités limitées. Lors de la réunion d’automne de l’American Chemical Society (ACS) cette semaine, Terence Tarnowskyphysicien au Los Alamos National Laboratory, a suggéré que le tritium pourrait être récolté à partir d’un sous-produit de fission nucléairequi alimente les réacteurs nucléaires existants.
Fusion nucléaire est le processus de combinaison des atomes pour libérer la chaleur. Bien que plusieurs réactions de fusion puissent théoriquement produire de la puissance, l’une des plus courantes fusionnerait le tritium avec le deutérium, un autre isotope d’hydrogène, pour produire de l’hélium.
Mais, pour l’instant, la fusion nucléaire n’est pas possible à l’échelle commerciale parce que les scientifiques n’ont pas encore trouvé comment réaliser allumage à grande échelle – Le point où une réaction autonome produit plus d’énergie que ce qui est mis.
Une autre grande barrière, cependant, est le coût des carburants comme le tritium.
« La fusion nucléaire a le potentiel d’offrir une énergie sans émissions et abondante », a déclaré Tarnowsky à Live Science. « Mais il y a une disponibilité limitée et un coût élevé pour le Tritium en ce moment, ce qui présente un obstacle au succès de la technologie. »
Produire efficacement le tritium
La première génération de réacteurs de fusion nucléaire qui contribuera au réseau électrique s’appuiera probablement sur une réaction qui nécessite un tritium, a déclaré Tarnowsky. Alors que d’autres réactions de fusion, telles que la fusion de deutérium et d’hélium-3, pourraient théoriquement être exploitées pour produire de la puissance, elles nécessitent des températures beaucoup plus élevées pour fonctionner et sont donc plus coûteuses et moins pratiques.
Rassembler de grandes quantités de tritium, cependant, présente un problème: l’isotope est radioactif et a un très court demi-vie. Les collections de Tritium Discay de 5,5% par an, « vous ne pouvez donc pas mettre en excès de tritium dans une banque et obtenir le tout dans 50 ans comme vous le pouvez avec d’autres sources d’énergie », a déclaré Tarnowsky.
Pour que les futures usines de fusion nucléaire réussissent, une nouvelle méthode moins chère de production de Tritium sera nécessaire, a déclaré Tarnowsky. « Vous devez déjà avoir cette capacité en cours d’exécution. »
Les centrales nucléaires actuelles comptent sur fission nucléairependant lequel les atomes se séparent et libèrent l’énergie. Mais la fission se traduit par des quantités importantes de longue durée déchets nucléaires. Le carburant nucléaire dépensé – du carburant qui a autrefois alimenté la fission nucléaire mais qui n’est plus utilisable – est constitué d’uranium et de plutonium inutilisables, ainsi que des produits de fission, comme le strontium et les isotopes d’iode, qui peuvent prendre jusqu’à des centaines de millions d’années pour se décomposer, selon l’Agence américaine de protection de l’environnement.
Tarnowsky propose de générer du tritium à partir des grandes quantités de déchets nucléaires encore radioactifs en utilisant un accélérateur de particules pour diviser les atomes de ces déchets. Les atomes de division passeraient par une série de réactions, ce qui donne finalement un tritium. Le processus n’éliminerait pas les déchets nucléaires, car les restes de ce processus seraient aussi dangereux que le matériau de départ, mais il obtiendrait un usage davantage de ce sous-produit.
Les principes de base de la conception ne sont pas nouveaux, a déclaré Tarnowsky dans un communiqué d’ACS, mais les avancées technologiques récentes pourraient rendre cette méthode de production beaucoup plus efficace.
Les premiers calculs de Tarnowsky estiment que, en utilisant 1 gigawatt d’énergie – qui coûte au moins des dizaines de millions de dollars – ce système pourrait produire 4,4 livres (2 kilogrammes) de tritium en un an. Cette quantité de tritium, si elle est utilisée pour la fusion nucléaire, pourrait alimenter des dizaines de milliers de maisons aux États-Unis pendant un an.
Tarnowsky prévoit que cette conception pourrait produire plus de 10 fois plus d’isotope que d’autres méthodes, en utilisant la même quantité de puissance.
« Un très grand changement de paradigme »
À l’heure actuelle, les États-Unis n’ont pas une offre stable, prévisible et bon marché en Tritium, qui coûte environ 15 millions de dollars par livre (33 millions de dollars par kilogramme), a déclaré Tarnowsky dans le communiqué. Pendant ce temps, nous avons des milliers de tonnes de déchets nucléaires, qui sont coûteux à stocker et potentiellement nocifs pour les environnements environnants.
« Cette technologie est possible aujourd’hui », a-t-il déclaré à Live Science. « Ce serait un très grand changement de paradigme en ce qui concerne l’utilisation du combustible nucléaire utile que nous avons déjà, détenu par le gouvernement. »
De nombreux détails doivent encore être élaborés avant que Tarnowsky puisse créer une proposition complète sur la façon dont cela fonctionnerait.
Mais Tarnowsky est ravi que sa conception soit reçue positivement maintenant, étant donné que des accidents nucléaires comme ceux de l’île de trois milles et Tchernobyl a fait de l’énergie nucléaire un sujet tabou il y a quelques décennies. « Les temps ont changé », a-t-il déclaré à Live Science.
