Le Japon et la Corée du Sud ont développé deux prototypes innovants de batteries nucléaires

4 avril 2025

Japon Et Corée du Sud ont récemment présenté des prototypes innovants de « batteries nucléaires« . La Japon Atomic Energy Agency (JAEA) a développé le premier prototype du monde de Batterie rechargeable à base d’uraniumtandis qu’une équipe de chercheurs du Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology (DGIST) en Corée du Sud a développé un prototype de batterie nucléaire AL carbone-14 qui en principe n’a pas besoin de recharge

Batteries nucléaires, ou plus correctement piles d’énergie atomique ou Batteries à Radio-Iisotopiexploiter les électrons produits par la désintégration spontanée des isotopes radioactifs pour produire un courant électrique. Ces solutions peuvent être d’une grande utilité transition énergétique à cause de la leur Autonomies potentiellement très élevées. La recherche sur les batteries à énergie atomique est très active: l’année dernière, ils ont fait beaucoup parler d’eux-mêmes, par exemple, les prototypes de Batterie nickel-63 développé par Betavolt en Chine et le First Nuclear Diamond Battery produit au Royaume-Uni.

Le premier prototype de batterie nucléaire rechargeable japonais

Le prototype de batterie nucléaire basé sur l’uranium japonais utilise un matériau avec des propriétés chimiques-physiques équivalentes à celles de lauranium épuiséa by-product non fissile (c’est-à-dire qui ne souffre pas du processus de fission nucléaire) qui découle du processus d’enrichissement de l’uranium naturel pour la production de combustible nucléaire. Il est actuellement classé comme matériel d’escorte A faible charge radioactivenon utilisable comme carburant primaire dans les réacteurs à eau thermique conventionnels en raison de sa faible concentration d’isotopes physiques. Dans la conception de la batterie proposée par la JEA, l’uranium épuisé a été utilisé comme matériau actif pour l’électrode négative, tandis que le fer pour le positif, générant une tension de 1,3 V Pour une seule cellule, très proche de celle trouvée dans une batterie alcaline commune (1,5 V).

Au cours des différentes expériences, la batterie a été soumise à 10 cycles de charge et de téléchargementà la fin de laquelle ses performances sont restées substantiellement inchangéindiquant des caractéristiques cycliques relativement stables. Pour la JEA, le résultat suggère que leur modèle de batterie montre une bonne résistance à dégradation, Un aspect crucial pour garantir sa fiabilité opérationnelle et sa durabilité, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications pratiques qui nécessitent performance stable Et à long terme. Cette technologie peut représenter une solution innovante pour l’utilisation des matières nucléaires comme source d’électricité, offrant de nouvelles perspectives pour la gestion durable des déchets radioactifs et pour leur réutilisation. Actuellement, selon la JEA, environ 16 000 tonnes de l’uranium appauvri au Japon et approximativement 1,6 million à l’échelle mondiale.

La Corée du Sud propose une batterie nucléaire qui ne doit pas être rechargée

Dans le domaine des dispositifs d’accumulation d’électricité, Batteries au lithiumbien que largement utilisé dans les téléphones portables ou les véhicules électriques, présents une autonomie opérationnelle limitéequi nécessite des cycles de charge fréquents, généralement après quelques heures ou jours d’utilisation.

Le prototype fabriqué en Corée du Sud est conçu pour faire face à ce problème et oui basé sur le principe de Cellules bêta voltaiciqui exploite le Déglage des isotopes radioactifs pour produire de l’électricité. Cette technologie est une solution innovante par rapport aux batteries au lithium-ion conventionnelles, surmontant leurs limites en termes d’autonomie et de résistance à la dégradation au fil du temps.

La réalisation de cette batterie de basa sur l’utilisation du carbone-14 (ou radiocarbone), un isotope radioactif et instable du carbone, comme matériau actif pour l’anode et pour la cathode cellulaire.

Le carbone-14, dans son processus de désintégration, émet électronsqui contrairement à d’autres particules générées par certains isotopes radioactifs sont considérés relativement sûr car ils peuvent être facilement protégées avec une couche simple et mince de feuille d’aluminium. Pour maximiser l’efficacité de la conversion, l’équipe de chercheurs coréens a trouvé l’utilisation d’un semi-conducteur Base de dioxyde de titaneun matériau couramment utilisé dans les cellules des panneaux photovoltaïques, recouverts d’un colorant A Base de Ruttenio.

En fait, la couche superficielle de colorant une fois excité des rayons bêta émis par le carbone-14, il déclenche un série de réactions transfert électronique, connu sous le nom « Avalanche des électrons » (Etavalanche de lectron). Par la suite, la cascade d’électrons est effectivement collectée par la couche sous-jacente de dioxyde de titane qui, agissant comme un collecteur de charge, dirige les porteurs de charge vers un circuit externe, générant un flux de courant électrique. Le carbone-14 présente un temps de moitié très lent, environ 5730 ans, ce qui implique que la batterie pourrait théoriquement préserver le 50% de sa capacité énergétique Original après près de 6000 ans (mais ne considérant pas les pertes dues à la dégradation des matériaux ATRI). Cette fonctionnalité en fait une solution particulièrement innovant Pour les appareils qui nécessitent une longue durée opérationnelle sans avoir besoin de charge, comme je stimulateur cardiaqueéliminant le besoin d’interventions chirurgicales supplémentaires pour remplacer la source d’alimentation.