La batterie nucléaire est 8 000 fois plus efficace que les versions précédentes.
Les batteries nucléaires ou atomiques, qui utilisent la désintégration radioactive pour générer de l’énergie électrique, constituent une alternative prometteuse aux solutions de stockage conventionnelles. Les batteries nucléaires offrent potentiellement une solution de stockage d’énergie plus durable. Cependant, des préoccupations concernant la sécurité, l’efficacité et le coût ont freiné leur utilisation généralisée.
Des physiciens et des ingénieurs chinois ont présenté un design de batterie nucléaire qui améliore considérablement l’efficacité et pourrait surmonter de nombreux obstacles ayant limité les versions antérieures. Leur conception pourrait permettre une batterie durable pendant des décennies.
Les batteries à énergie nucléaire peuvent-elles répondre à des besoins énergétiques croissants ? Adapté d’images utilisées avec la permission de Canva et Adobe Stock
La quête de l’énergie éternelle
Le secteur de l’énergie a rencontré des défis dans le développement de sources d’alimentation compactes et durables pour divers dispositifs. Les batteries conventionnelles sont limitées car elles nécessitent des recharges ou des remplacements fréquents, en particulier dans des lieux éloignés ou inaccessibles.
Une batterie nucléaire convertit l’énergie libérée par la désintégration radioactive directement en électricité. La radioactivité se produit lorsqu’un noyau atomique instable libère de l’énergie par émission de radiations, le taux de désintégration étant mesuré par sa demi-vie.
Les batteries nucléaires exploitent la désintégration naturelle des isotopes radioactifs pour générer de l’énergie, offrant potentiellement de l’énergie pendant des décennies sans recharge ni maintenance. La désintégration radioactive n’est pas affectée par des conditions externes telles que la température, la pression ou les champs magnétiques, fournissant ainsi une source d’énergie robuste et constante.
La sécurité reste le principal défi pour une utilisation pratique, car le travail avec des matériaux radioactifs présente des risques inhérents et nécessite des mesures d’isolement rigoureuses. L’efficacité a également constitué un obstacle majeur, les premières versions des batteries nucléaires ne convertissant qu’une infime fraction de l’énergie disponible en électricité utilisable. Enfin, l’utilisation d’isotopes radioactifs rares et coûteux soulève des questions sur la scalabilité et la rentabilité.
Les avancées des batteries nucléaires
Dans un article publié dans Nature, des chercheurs ont décrit une batterie nucléaire qui surpasse de manière significative l’efficacité des conceptions précédentes, atteignant jusqu’à 8 000 fois une efficacité supérieure.
La forte auto-absorption dans les conceptions de batteries micronucléaires conventionnelles a toujours entravé la conversion efficace de l’énergie de désintégration α, compliquant ainsi le développement des batteries micronucléaires à α-radioisotopes. Le dispositif des chercheurs utilise une architecture simple mais innovante, incorporant l’Américium (Am) comme source de combustible nucléaire.
Vue microscopique de l’Américium. Image utilisée avec la permission de Wikimedia Commons
L’Américium est intégré dans une structure cristalline, qui sert de scintillateur, convertissant les particules alpha émises lors de la désintégration radioactive en lumière verte visible. Ce cristal radioluminescent est couplé à une cellule photovoltaïque, transformant la lumière en énergie électrique.
L’ensemble est encapsulé dans une cellule de quartz, fournissant une isolation pour le matériau radioactif et empêchant les fuites de radiation. L’utilisation de l’Américium, avec sa demi-vie de 7 380 ans, permet théoriquement des durées de fonctionnement de plusieurs décennies. Cependant, les chercheurs notent que la dégradation du matériau due à l’exposition aux radiations limiterait probablement la durée de vie pratique bien avant l’épuisement de la source de combustible.
Bien que le dispositif présente une efficacité sans précédent pour sa catégorie, la puissance de sortie absolue reste modeste. Les chercheurs estiment qu’il faudrait environ 40 milliards de ces unités pour alimenter une ampoule standard de 60 watts. Malgré cette limitation, la taille compacte et la fiabilité à long terme de la batterie la rendent particulièrement adaptée à des applications telles que la télédétection, l’exploration de l’espace lointain et d’autres scénarios où le remplacement fréquent des batteries est impratique ou impossible.
Alimenter l’avenir
Cette avancée dans la technologie des batteries nucléaires ouvre des possibilités pour alimenter des dispositifs dans des environnements extrêmes et sur de longues durées. À mesure que la recherche progresse, nous pourrions voir ces sources de micropuissance intégrées dans une large gamme d’applications, des implants médicaux aux sondes spatiales.