Récemment, des scientifiques chinois ont officiellement annoncé les résultats de leurs recherches sur les batteries à énergie nucléaire dans le magazine Nature . C'est ainsi que l'équipe de recherche du professeur Vuong Thu Ao de l'Université Dong Ngo (Chine) a exploité les rayons alpha libérés par les isotopes radioactifs pour créer ce type de batterie.

Actuellement, les isotopes radioactifs alpha sont de brillants « candidats » pour les batteries micronucléaires, en raison de leur énergie de désintégration élevée, de 4 à 6 mégaélectronvolts (MeV). L’énergie du rayonnement alpha a le potentiel de dépasser de loin celle des dispositifs d’extraction de radio-isotopes bêta. Pendant ce temps, l’énergie de désintégration d’un isotope radioactif bêta la plus élevée est d’environ plusieurs dizaines de kiloélectronvolts (KeV).

Bien qu'elles soient 8 000 fois plus efficaces que les batteries conventionnelles, les batteries micronucléaires sont encore limitées par leur pénétration extrêmement courte dans les solides, ce qui fait que les particules alpha perdent une grande partie de leur énergie par auto-absorption. Selon le professeur Vuong Thu Ao, chef de l'équipe de recherche : « L'effet d'auto-absorption réduit la capacité réelle de la batterie micronucléaire à isotopes radioactifs alpha beaucoup plus que ce qui est théorique. »

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Illustration d'une batterie micronucléaire créée par des scientifiques chinois. Source de la photo : SCMP

La conception de la batterie micronucléaire comporte une couche intégrée qui agit comme une cellule solaire pour utiliser de manière optimale le rayonnement alpha. L’équipe a intégré un transducteur d’énergie – une couche de polymère entourant l’isotope qui transfère l’énergie libérée lors de l’irradiation. En le convertissant en lumière et en électricité, comme une cellule photovoltaïque.

Selon cette recherche, en utilisant seulement 11 microcuries (μCi) de la substance radioactive synthétique 243Am, le complexe a produit une luminescence à partir des rayons alpha émis par le processus de désintégration isotopique. Dans une autre expérience, la puissance lumineuse a été déterminée à 11,88 nanowatts (nW), avec une efficacité de conversion de l'énergie de désintégration en lumière atteignant 3,43 %.

La batterie nucléaire photovoltaïque convertit le rayonnement en énergie électrique, a une longue durée de vie et fonctionne indépendamment des changements de température, a déclaré l'équipe de recherche. Plus précisément, la batterie micronucléaire expérimentale a une efficacité de conversion de puissance totale de 0,889 % et génère 139 microwatts/curie.

La batterie micronucléaire développée par l'équipe de recherche a été rigoureusement vérifiée par des théories et de nombreuses expériences, montrant que son efficacité de conversion énergétique est 8 000 fois supérieure à celle des structures de batterie conventionnelles.

De même, le convertisseur de puissance est également très stable, les paramètres de performance restant presque constants pendant plus de 200 heures de fonctionnement continu. Avec une demi-vie de 243 Am de matière radioactive synthétique, la batterie micronucléaire a une durée de vie pouvant atteindre plusieurs siècles.

Structure de la batterie (photo 1), caractéristiques du convertisseur d'énergie (photo 2), résultats de recherche théoriques et expérimentales (photo 3) et résultats de performance de la batterie (photo 4). Source de la photo : Laboratoire clé de médecine nucléaire et de radioprotection de Chine.

« Il s'agit de l'une des avancées majeures dans le domaine des batteries nucléaires au cours des dernières décennies », a commenté le journal chinois Science and Technology Daily. La recherche ne répond pas seulement aux besoins stratégiques et de sécurité de l’énergie nucléaire en Chine, mais fournit également une nouvelle approche de l’utilisation des déchets nucléaires et des nucléides actinides en dehors du cycle du combustible nucléaire.

Le journal SCMP a évalué ce qui suit : « La longue demi-vie et la désintégration alpha à haute énergie de certains isotopes se manifestent par la toxicité radioactive des déchets nucléaires. Cependant, ces isotopes présentent toujours l’avantage d’une longue durée de vie et d’une énergie élevée. »

Le professeur Wang Shu Ao est un scientifique chinois qui a réalisé de nombreuses réalisations importantes dans le domaine des projets de traitement des déchets nucléaires et des eaux usées, ainsi que dans le domaine de la recherche sur les interventions d'urgence en cas d'accident. Il a passé de nombreuses années à se concentrer sur les besoins stratégiques de la Chine en matière de développement nucléaire durable et sûr.

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