La science nucléaire : un moteur pour les missions

Récemment, l’administration Trump a annoncé consentir une enveloppe budgétaire de 19,5 milliards de dollars américains à l’Agence spatiale américaine, officialisant ainsi son engagement à soutenir ses futures missions spatiales. Parmi les projets de la NASA figure une mission habitée vers Mars peu après 2030. Un partenariat entre le Canada et les États-Unis pourrait d’ailleurs aider à fournir l’énergie nécessaire pour s’y rendre.

L’étude du système solaire n’est pas chose aisée. Le faible rayonnement solaire et les conditions météorologiques extrêmes ne sont que deux des nombreux défis de l’exploration spatiale. Sur Mars, par exemple, la température peut chuter en dessous de -70 degrés Celsius la nuit et de violentes tempêtes de poussière peuvent détruire les panneaux solaires. Du fait de ces environnements hostiles et comme les missions ne cessent d’évoluer, les engins spatiaux doivent pouvoir compter sur une source d’énergie et de chaleur efficace.

C’est là que la science nucléaire et les générateurs à radio-isotopes entrent en jeu.

À des milliards de kilomètres d’un poste d’essence ou d’une borne de recharge électrique, les générateurs à radio-isotopes (ou RPS, pour radioisotope power systems) permettent aux scientifiques d’explorer et d’étudier les limites de notre système solaire. L’électricité est produite par la désintégration de l’isotope plutonium 238 (Pu-238). Au fil de sa désintégration, l’isotope libère une quantité colossale d’énergie thermique, qui est convertie en électricité. Avec une demi-vie de 88 ans, un générateur à radio-isotopes peut fournir de l’énergie en continu pour des missions de longue durée loin dans l’espace. Comparativement à l’énergie solaire, un RPS peut atteindre les confins de l’univers, là où les systèmes à l’énergie solaire sont inefficaces.

La quantité disponible de Pu-238 nécessaire pour mener des recherches dans les confins de l’espace étant limitée, l’avenir de l’exploration de l’espace lointain pourrait toutefois être assombri.

Ouvrons ainsi la voie à une collaboration Canada-États-Unis et à une proposition qui feront passer la recherche spatiale à la vitesse supérieure. Un partenariat entre Technical Solutions Management (TSM), Ontario Power Generation (OPG), les Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC) et Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) permettrait effectivement de soutenir et d’enrichir le programme du ministère américain de l’Énergie (DOE) visant à renouveler la production de Pu-238, donnant ainsi la possibilité aux scientifiques de poursuivre leur exploration du système solaire.

« Nous avons l’espoir de décrocher un contrat afin d’accroître la quantité de Pu-238 disponible pour l’exploration spatiale », affirme Glen Elliott, directeur, Développement des affaires, Ontario Power Generation.

Si cette mission est approuvée, elle pourrait être sur la bonne voie pour propulser les projets spatiaux au cours des cinq prochaines années, d’ici à 2022. Le concept reposerait sur un réacteur commercial destiné à produire l’isotope nécessaire, plus spécifiquement un réacteur d’OPG à la centrale nucléaire de Darlington.

« La flexibilité des plans rend le concept idéal. En fonction des exigences de la mission concernée, le réacteur peut être plus gros ou plus petit et ainsi fournir la quantité de carburant requise, explique M. Elliott. Le réacteur de Darlington permet le renouvellement du combustible réacteur en marche et offre un flux neutronique idéal, de sorte qu’on peut contrôler précisément la durée d’irradiation. »

Un flux neutronique est composé de deux éléments : la vitesse de déplacement des neutrons et la distance couverte par ceux-ci. Pour établir une comparaison avec des joueurs de football, le flux neutronique correspond à la vitesse à laquelle les joueurs courent et la distance totale qu’ils parcourent sur le terrain.

L’autre avantage du réacteur de Darlington est qu’il peut produire le carburant requis pour des générateurs à radio-isotopes tout en réalisant sa principale mission, soit générer de l’électricité.

« Ce projet n’est qu’un autre exemple des nombreux avantages socioéconomiques de l’énergie nucléaire. Énergie propre à bas coût, elle est aussi utile au milieu médical. Et si le projet aboutit, cette énergie pourrait faire partie de la prochaine génération de voyages spatiaux », explique Jeff Lyash, président-directeur général, Ontario Power Generation.

Cette proposition, en plus de contribuer à garantir un approvisionnement mondial approprié en Pu-238 pour les missions spatiales et à renforcer un partenariat entre le Canada et les États­Unis, pourrait stimuler l’emploi, l’économie et l’exploration scientifique.