Ces cellules électriques légères fonctionnent avec des déchets nucléaires et pourraient alimenter les drones de nouvelle génération
Combien de missions un drone ou un satellite pourrait-il effectuer avec une batterie pouvant durer des décennies ? Et si cette batterie pouvait être alimentée par des déchets nucléaires ?
C’est l’avenir vers lequel travaillent les scientifiques dans le cadre du programme « Rads to Watts » de la DARPA, qui vise à créer des batteries légères à haute densité énergétique. Et un récent contrat de 3,37 millions de dollars vise à financer un dispositif de validation de principe viable, capable de produire plus de 10 watts par kilogramme avec une durée de conservation d’un an.
« Les cellules solaires convertissent directement la lumière du soleil en électricité… Les nôtres convertissent directement les rayonnements en électricité », a déclaré Stafford Sheehan, PDG et fondateur du projet Omega, qui décrit leurs sources d’énergie radio-isotopiques comme des mini-générateurs remplaçant les batteries traditionnelles.
« Nous avons déjà certains de ces petits appareils en fonctionnement ; ceux qui sont spécifiquement conçus pour répondre au critère de mérite de la DARPA vont sortir au début de l’année prochaine. »
Plusieurs organisations participent au programme, la Morgan State University servant de maître d’œuvre et s’occupant de la recherche fondamentale et le Pacific Northwest National Laboratory s’occupant des matières et des essais nucléaires. Northrop Grumman et ARA apporteront une modélisation informatique pour garantir que le prototype répond aux normes de performance.
Le projet Omega construira le générateur d’énergie nucléaire sur la base d’un radio-isotope trouvé dans les déchets nucléaires, et Widetronix concevra le convertisseur de puissance à semi-conducteurs. L’objectif est de produire un prototype fonctionnel d’ici début 2027 au Pacific Northwest National Laboratory.
Les cellules de puissance pourraient être utilisées dans « toute application où la mort d’une batterie est un problème », a déclaré Sheehan. « Un exemple concerne les satellites : si vous perdez l’alimentation d’un satellite, vous perdez le satellite, il disparaît… si vos batteries sont épuisées et que vous n’avez aucune sorte d’alimentation de secours. »
Ces sources d’énergie utilisent des isotopes séparés des déchets nucléaires et convertissent les rayonnements directement en électricité.
« À un niveau élevé, nous prenons les déchets nucléaires, nous les recyclons en deux produits : l’un est du combustible pour les réacteurs… l’autre est des isotopes de puissance, donc des isotopes que vous pouvez utiliser pour alimenter des choses », a déclaré Sheehan.
Les sources d’énergie radio-isotopiques ont été utilisées dans tous les domaines, des détecteurs de fumée aux systèmes spatiaux. Mais le Projet Omega espère le faire à plus grande échelle.
« Il y a plus de 100 000 tonnes de déchets nucléaires dans les 52 sites de réacteurs à travers le pays ; il y a donc actuellement beaucoup de déchets nucléaires. Le gouvernement fédéral est poursuivi en justice pour des milliards de dollars chaque année simplement parce qu’il n’a pas traité les déchets nucléaires », a déclaré Sheehan. « C’est très précieux d’avoir une batterie qui dure. »
Les cellules de puissance d’Omega sont constituées d’un état solide, ou « morceau », d’isotope qui sera superposé au semi-conducteur pour générer de l’énergie. Ils fonctionnent également à des températures extrêmes, ce qui profiterait aux opérations militaires utilisant des systèmes sans pilote dans des environnements difficiles.
« Nous utilisons ces systèmes d’énergie radio-isotopique dans l’espace depuis des décennies », a déclaré Sheehan. « Nous prenons simplement les systèmes que nous utilisons pour l’espace et nous utilisons un isotope différent », le strontine-90, qui est moins dangereux que les isotopes du plutonium-238 utilisés dans des systèmes similaires.
Ce prix arrive alors que le Pentagone est aux prises avec une demande et une utilisation accrues des systèmes de drones.
qui doivent être chargés et le besoin persistant de produire davantage d’énergie sur le champ de bataille.
« Au cours des 18 prochains mois, le programme se concentrera sur la réduction des risques techniques, le test des performances du système dans des conditions réalistes et la génération des données nécessaires pour éclairer les futures voies de développement et de transition », a écrit un responsable du PNNL dans un communiqué. Défense Un. « Les principaux défis comprennent l’amélioration de l’efficacité de la conversion d’énergie, la validation de la fiabilité à long terme, la gestion des effets des rayonnements et la garantie d’une manipulation et d’un déploiement sûrs et sécurisés. »
