Une centrale nucléaire est grande et complexe, et l'une des principales raisons est la sécurité. La division des atomes radioactifs est intrinsèquement dangereuse, mais l'énergie libérée par la réaction en chaîne qui s'ensuit est le point essentiel. C'est un équilibre délicat pour rester dans la zone idéale, et cela nécessite une attention constante à la température du cœur, sinon le réacteur pourrait fondre.

Aujourd'hui, la fission nucléaire est en grande partie produite avec des barres de combustible, qui sont de minces tubes en zirconium remplis de pastilles d'uranium. Le taux de fission est contrôlé avec des barres de contrôle, qui sont constituées de divers éléments comme le bore et le cadmium qui peuvent absorber beaucoup de neutrons en excès. Les tiges de contrôle calment la fission furieuse jusqu'à une ébullition sensible et peuvent être recyclées jusqu'à ce qu'elles s'usent mécaniquement et deviennent saturées de neutrons.

Les centrales nucléaires ont tendance à avoir de grandes empreintes en raison de toutes les mesures de sécurité conçues pour éviter les fusions. S'il y avait un combustible capable de résister à une chaleur suffisante pour rendre les fusions physiquement impossibles, alors il ne serait pas nécessaire que les réacteurs soient tamponnés par des millions de dollars en équipement de confinement. Dépouillé de ces mesures de sécurité redondantes et encombrantes, le processus nucléaire pourrait être considérablement réduit.

Coupe d'une seule boule triso, agrandie au microscope électronique à balayage. Image via US Department of Energy

Et si les effondrements n’étaient pas une chose?

La réponse semble assez simple, n'est-ce pas? Si nous pouvions fabriquer un carburant capable de résister naturellement à plus de chaleur qu'il n'en a besoin, nous pourrions alors supprimer les barres de commande, les immenses bains-marie et les tours de refroidissement en béton.

Un tel carburant existe déjà, et son heure semble être venue. Triso – abréviation de tristructural isotrope – se présente sous la forme de granulés de la taille de graines de pavot qui sont constitués d'uranium enrichi et d'oxygène. Il a d'abord été développé au Royaume-Uni pour le réacteur expérimental Dragon.

Chaque pastille de triso est recouverte d'une coquille de bonbon multicouche en graphite et carbure de silicium qui a le même objectif que la tige de commande: contenant en toute sécurité la fission. Grâce à cette coque multicouche, le triso peut résister à une chaleur extrêmement élevée – bien plus de chaleur qu'il ne le ferait jamais à l'intérieur d'un réacteur standard. Triso a été testé pour résister à 3200 ° F / 1760 ° C, ce qui est trois fois plus chaud qu'un réacteur typique fonctionne aujourd'hui. Le département américain de l'énergie décrit le triso comme le combustible nucléaire le plus robuste au monde.

Le triso est fabriqué en traitant le minerai d'uranium avec des produits chimiques qui le décomposent en minuscules perles. Les billes sont placées dans un four et sablées avec des gaz qui se décomposent à la chaleur et enrobent les billes de dépôts protecteurs.

Nuggets nucléaires et boules de puissance

Alors pourquoi n’avons-nous pas utilisé du triso au lieu de barres de combustible pendant toutes ces années? Il y a quelques raisons. Dans son état naturel, le triso n’est pas assez dense en énergie pour les grands réacteurs à eau légère d’aujourd’hui.

Une panne de caillou de carburant via Breaking Defense

Le triso est également coûteux à fabriquer, il n'y a donc pas eu beaucoup de recherche avant les vingt dernières années, lorsque le ministère de l'Énergie a commencé à financer des entreprises qui construisaient des réacteurs plus petits et à haute température.

Aux États-Unis, deux sociétés produisent actuellement des réacteurs nucléaires à la fois triso et trisocompatibles. BWXT fabrique des cylindres de carburant triso qui ressemblent beaucoup à des barres de combustible de la taille d'une bouchée.

Une société appelée X-Energy fabrique un mélange secret qu’elle appelle des «boules de puissance». C’est des dizaines de milliers de particules de triso emballées dans une sphère de la taille d’une boule de billard, et il est conçu pour fonctionner avec le réacteur à lit de galets de l’entreprise qui produit 1 / 8ème de la puissance d’un réacteur standard. Chaque boule de puissance est bonne pour six voyages dans leur réacteur à lit de galets Xe-100 avant de s'user, ce qui rend la durée de vie d'environ trois ans.

Le Département de l’énergie n’est pas le seul à parier sur le triso comme l’avenir du combustible nucléaire. Le ministère de la Défense oppose BWXT et X-Energy pour développer un réacteur mobile à usage militaire, et la NASA revisite l'idée des fusées à propulsion nucléaire.

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