Batteries de petites tailles, étonnamment autonomes et assez robustes. Voici ce que des chercheurs ont pu fabriquer à partir de déchets nucléaires dont la gestion pose problème. Présentation des atouts et du principe de fonctionnement de cette nouvelle technologie.
Une nouvelle utilisation du carbone radioactif
Le siècle actuel est marqué par une volonté et une nécessité sans cesse grandissante de recyclage des déchets produits. Pour les déchets radioactifs, une solution révolutionnaire vient d’être annoncée. On pourrait les utiliser pour alimenter une batterie. C’est le diamant artificiel qui est ciblé ici et plus spécifiquement le carbone 14 qu’il contient. Celui-ci subit dans un premier temps une désintégration bêta. Les particules ainsi émises bombardent le diamant et on assiste à la production d’énergie électrique. L’intensité n’est pas très forte mais on pourrait se servir de ce courant pour diverses applications et ce, pendant des milliers d’années.
Le carbone 14 est un élément qui se retrouve dans l’environnement de façon naturelle. Il est aussi possible de le produire de façon artificielle. On parle alors de carbone radioactif. Sous sa forme naturelle, il est un élément incontournable dans les techniques de datation modernes. Lorsqu’il est produit dans les réacteurs nucléaires, il devient un déchet dangereux, notamment à cause de sa durée de vie élevée. Il peut rester pendant plus de 5000 ans dans l’environnement avant de disparaître.
C’est cette problématique qui a motivé certains chercheurs britanniques à explorer des voies de réutilisation de ces déchets nucléaires. Il s’agit selon eux d’importantes quantités de carbone radioactif qu’il faudrait chercher à valoriser autrement.
Avantages de la batterie au diamant
Le procédé proposé est en deux phases. La première consiste à extraire le carbone radioactif et à l’utiliser pour former du diamant radioactif. Ensuite, il faudra transformer le diamant artificiel produit en batterie. Le diamant sera fabriqué par le procédé de dépôt chimique en phase vapeur. Tout se fera à partir d’un mélange de méthane et d’hydrogène porté en phase plasma. Le carbone constitutif de ce méthane est l’isotope radioactif issu des réacteurs nucléaires et plus précisément du graphite, déchet nucléaire.
Une autre particularité de la méthode est que les particules bêta libérées lors de la désintégration du carbone 4 n’ont pas la possibilité de voyager sur de très longues distances. Toutefois, elles sont énergétiques. Une structure a donc été pensée pour circonscrire les rayonnements et limiter les impacts de l’utilisation d’une telle batterie pour la santé. La matrice qui couvre ces particules a une densité maximale estimée suffisante pour ne pas permettre une pénétration de celles-ci dans le corps humain. C’est du moins ce que les chercheurs promettent.
Le principe de fonctionnement de cette batterie est comparable à celui des panneaux solaires photovoltaïques. Le diamant joue le rôle du silicium ; ce serait donc un semi-conducteur. Ici, ce n’est pas l’énergie du soleil qui est utilisée mais plutôt l’énergie issue de la désintégration bêta du carbone 14. A la fin du process, on a de l’électricité.
Comparées à une pile AA, ces batteries stockent moins d’énergie (15J/g contre 700 J/g pour les piles AA). En revanche, la demi-vie de la batterie est proche des 6 millénaires alors qu’en 24 h, une pile AA est déchargée.
