Ces déchets nucléaires français seront recyclés en combustible pour sondes spatiales

Le recyclage a pour principe de transformer un déchet encombrant en une ressource utile. Les déchets nucléaires étant particulièrement encombrants, il y a donc tout intérêt à les valoriser. En France, les efforts ont été intenses en la matière, débouchant sur les filières MOX (recyclage du plutonium) et URE (uranium de retraitement). Et une nouvelle étape devrait bientôt être franchie concernant une autre substance radioactive.

Dans les déchets de combustible nucléaire, il y a un isotope particulièrement difficile à traiter : l’américium 241. Il s’agit d’une substance radioactive dont la période de décroissance est relativement longue (430 ans), ce qui implique qu’elle persiste dans les déchets longtemps après leur utilisation. Mais surtout, elle produit une chaleur significative, qui complique sa gestion : le refroidissement des colis qui la contiennent doit être assuré sur une longue durée.

Mais il existe une option permettant de transformer ces désavantages en force. Et c’est ce qui va être mis en œuvre par Orano à partir des déchets nucléaires traités à l’usine de la Hague. L’américium contenu dans les « cendres » des réacteurs nucléaires va en effet être séparé pour fabriquer des batteries destinées à des missions spatiales de la NASA.

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De la chaleur pour alimenter les sondes en électricité

La chaleur que produisent ces déchets radioactifs peut effectivement être utilisée pour produire de l’électricité. Il s’agit de la technologie des générateurs thermoélectriques à radioisotopes (dits RTG, en anglais, pour Radioisotope Thermoelectric Generator). Ces systèmes passifs utilisent l’effet Seebeck, c’est-à-dire la conversion d’un flux thermique en électricité au travers de matériaux particuliers – c’est l’effet inverse des jonctions Peltier, qui permettent de refroidir par exemple des microprocesseurs à partir d’une alimentation électrique.

Les RTG sont particulièrement utiles pour les missions spatiales où les panneaux photovoltaïques ne sont pas appropriés, que la mission se déroule trop loin du Soleil, ou que les panneaux soient trop encombrants. Ils fournissent en effet en source électrique continue, et ce pour de très longues durées, sans besoin de ravitaillement. Ainsi, la sonde New Horizons qui a survolé Pluton en 2015 était équipée d’un RTG au plutonium 238, tout comme les rovers Curiosity et Perseverance qui arpentent aujourd’hui la surface de Mars.

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Or aujourd’hui, du fait de la croissance des besoins de l’exploration spatiale, l’approvisionnement en plutonium 238 atteint la limite de sa capacité. Pour s’y substituer, l’américium-241 est vu comme une alternative d’intérêt. Et c’est dans ce contexte que la société américaine Zeno Power a conclu un partenariat avec Orano, signé le 24 septembre dernier. Une première production pilote de quelques grammes a été réalisée en 2024. L’objectif à terme est de produire environ 10 kg/an.