Une future centrale à fusion pourrait faire bien plus que produire de l'électricité : ses neutrons permettraient aussi de fabriquer certains combustibles pour batteries nucléaires.
Ces batteries n'ont presque rien à voir avec celles d'un téléphone ou d'une voiture. Elles tirent leur énergie de la désintégration naturelle d'atomes radioactifs. Cette transformation libère continuellement de la chaleur ou des particules, dont l'énergie peut être convertie en électricité pendant des années, voire des décennies.
Vue d’artiste du réacteur expérimental de fusion ITER, conçu autour d’un tokamak pour confiner un plasma par des champs magnétiques.
Crédit : U.S. Department of Energy / Wikimedia Commons — domaine public
Le plutonium-238 est déjà employé depuis plus de 60 ans pour alimenter des équipements loin de toute prise électrique. Plusieurs sondes spatiales utilisent cette technologie. Le problème est la quantité disponible : la production mondiale adaptée à ces usages se mesure aujourd'hui à l'échelle de quelques kilogrammes par an.
Les chercheurs explorent une autre voie grâce à la fusion du deutérium et du tritium, deux formes de l'hydrogène. Cette réaction produit des neutrons très énergétiques, d'environ 14 MeV. Dans une future centrale, ils traverseraient une enveloppe entourant le réacteur. Les scientifiques proposent d'y placer des matériaux capables de se transformer sous leur action.
Des simulations informatiques montrent que ces neutrons pourraient produire plusieurs éléments radioactifs adaptés à des sources d'énergie de longue durée. Parmi eux figurent le plutonium-238 déjà utilisé, mais aussi le plutonium-236, l'uranium-232 ou encore le plomb-210. Certaines voies permettraient également de fabriquer les matériaux nécessaires à d'autres réactions.
Les quantités calculées sont très élevées par rapport aux productions actuelles. Pour une puissance de fusion équivalente à un gigawatt pendant un an, certaines configurations atteignent plusieurs tonnes de plutonium-238. D'autres combustibles seraient produits en dizaines ou centaines de kilogrammes, selon le matériau placé autour du réacteur.
Autrement dit, l'installation utiliserait une partie des neutrons déjà générés par la fusion pour fabriquer un autre combustible énergétique. Certains de ces produits étudiés pourraient fournir davantage d'énergie par masse que leurs équivalents actuels. Il serait possible de synthétiser ainsi des sources énergétiques allant de quelques kilowatts jusqu'à des puissances bien supérieures aux batteries nucléaires habituelles.
Se pose aussi la question de la manipulation des produits obtenus. Plusieurs voies génèrent des matières qui dégagent beaucoup de chaleur ou des rayonnements pénétrants, ce qui rend leur traitement contraignant.