Aux États-Unis, des scientifiques sont sur le point de transformer un problème colossal en une solution d'avenir. Ils travaillent à développer une méthode pour recycler les déchets nucléaires. L'objectif est de produire du tritium, une version rare de l'hydrogène.
Or, ce tritium est l'un des principaux carburants de la fusion nucléaire. La fusion, c'est ce processus qui alimente les étoiles de l'univers, en fusionnant deux atomes pour libérer une chaleur colossale. Cette chaleur peut ensuite faire tourner des générateurs, assurant une production massive d'électricité, presque sans émissions, ou du moins avec des déchets en quantité moindres et avec une demi vie moins longue que les déchets nucléaires issus de la fission.
En théorie, c'est l'une des formes d'énergie les plus propres qui soient. Les centrales nucléaires actuelles, elles, reposent sur la fission nucléaire, un processus qui génère de l'énergie, mais aussi une quantité importante de déchets hautement radioactifs, dont la radioactivité persiste pendant des années. La fusion, en revanche, produirait très peu de déchets radioactifs en fin de cycle. Le hic ? La fusion nécessite la fusion de deutérium et de tritium. Si le deutérium est abondant, les États-Unis souffrent actuellement d'une pénurie de tritium.

Terence Tarnowsky, physicien au Los Alamos National Laboratory (LANL), souligne que la valeur commerciale du tritium avoisine les 15 millions de dollars par livre (33 millions de dollars par kilogramme), et que les États-Unis n'ont aucune capacité nationale pour en créer. C'est une situation qui pousse donc à l'innovation, et la solution proposée offre plusieurs avantages.

Comment transformer les déchets en carburant précieux ?

Le tritium se trouve naturellement dans la haute atmosphère, et ses principaux producteurs commerciaux sont actuellement des réacteurs au Canada. L'inventaire total de tritium sur la planète est estimé à environ 25 kilogrammes.
Une quantité qui, selon les estimations de Tarnowsky, suffirait à alimenter plus de 500 000 foyers pendant six mois. Pendant ce temps, les États-Unis accumulent des milliers de tonnes de déchets nucléaires issus des centrales commerciales.
Ces déchets contiennent des matériaux hautement radioactifs, nécessitant un stockage coûteux et sécurisé pour éviter toute fuite. Les scientifiques ont donc vu là une opportunité unique : évaluer la faisabilité d'utiliser ces déchets encore radioactifs pour générer du précieux tritium.

Tarnowsky a mené de multiples simulations informatiques de réacteurs potentiels pour évaluer leur production et leur efficacité énergétique. Ces conceptions de réacteurs simulés utilisent un accélérateur de particules pour déclencher des réactions de division atomique dans les déchets nucléaires. À mesure que les atomes se divisent dans la simulation, ils libèrent des neutrons et finissent par produire du tritium après une série de transitions nucléaires. La fonction d'accélérateur permettrait aux opérateurs d'activer ou de désactiver ces réactions, ce qui est considéré comme plus sûr que les réactions en chaîne des centrales nucléaires classiques. Ce système théorique, fonctionnant avec 1 GW d'énergie, pourrait produire environ 2 kilogrammes de tritium par an, soit plus de 10 fois la quantité qu'un réacteur de fusion produirait à la même puissance thermique. C'est une perspective alléchante. Le recyclage nucléaire prend ici tout son sens.

Quelles sont les prochaines étapes et les implications futures ?

Les prochaines étapes de cette recherche sont cruciales. Terence Tarnowsky prévoit d'affiner ses simulations pour évaluer plus précisément l'efficacité et la sécurité de la conception du réacteur. Il compte également développer un nouveau code pour un modèle qui entourerait les déchets nucléaires de sel de lithium fondu, une conception déjà établie pour les réacteurs à combustible d'uranium, mais jusqu'ici limitée aux expériences scientifiques. Les propriétés de refroidissement du sel offriraient une mesure de sécurité supplémentaire et rendraient l'extraction des déchets pour le développement d'armes plus difficile.


L'objectif ultime est que ces modélisations aident les décideurs à identifier la simulation la plus prometteuse pour une future implémentation. "Les transitions énergétiques sont coûteuses, et chaque fois que nous pouvons les faciliter, nous devrions essayer", affirme Tarnowsky. Actuellement, de nombreuses entreprises cherchent à construire la première centrale de fusion nucléaire commerciale. Si cette conception voit le jour, elle pourrait fournir le carburant nécessaire aux futurs réacteurs de fusion et assurer une transition énergétique à moindres émissions. La recherche, financée par le Los Alamos National Laboratory et la National Nuclear Security Administration, sera présentée lors de la réunion d'automne de l'American Chemical Society (ACS Fall 2025), du 17 au 21 août. L'idée de transformer un passif coûteux en un actif précieux est une perspective passionnante. Elle pourrait nous rapprocher d'un avenir énergétique durable.

Foire Aux Questions (FAQ)

Qu'est-ce que le tritium et pourquoi est-il important pour la fusion nucléaire ?

Le tritium est un isotope rare de l'hydrogène, essentiel comme carburant dans le processus de fusion nucléaire, qui promet une production d'énergie propre et quasi illimitée.

Comment cette méthode rend-elle la production de tritium plus sûre ?

Les réacteurs simulés utilisent un accélérateur de particules pour démarrer les réactions, ce qui permet de les activer ou de les désactiver, offrant un contrôle plus sûr que les réactions en chaîne des centrales de fission classiques.

Quels sont les avantages de cette approche par rapport aux méthodes actuelles ?

Cette méthode permettrait de résoudre la pénurie de tritium, de valoriser les déchets nucléaires existants en les transformant en une ressource précieuse, et de faciliter la transition vers une énergie de fusion plus propre.