Du graphite radioactif
Dans une centrale nucléaire, pour contrôler la réaction de fission et éviter qu’elle ne s’emballe, on utilise des « barres de contrôles » de graphite. Pour rappel, le graphite est une des structures cristallines naturelles du carbone (on parle de forme allotropique).
Bombardé par les neutrons issus de la fission des atomes d’uranium, le graphite les absorbe (on dit qu’il est neutrophage) et certains atomes de carbone se transforment en isotopes radioactifs. Le plus intéressant et le seul utilisé par l’Homme est le fameux carbone-14. Les chercheurs du « South West Nuclear Hub » de l’Université de Bristol travaillent sur le recyclage possible de ce carbone-14. L’équipe de chercheurs envisage même d’implanter la fabrication au coeur des centrales en cours de démantèlement.
C’était en 2016 mais cela ressort à l’occasion de la publication d’un nouvel article sur le site même du nuclear hub. Et certains médias y voient déjà une solution pour les voitures électriques. Tut tut ! N’allons pas si vite.
Un diamant dans un diamant
Les chercheurs avec le Professeur Tom Scott à leur tête, ont découvert qu’un diamant artificiel (autre forme allotropique du carbone) placé dans un champ radioactif produisait un faible courant électrique. Et si on faisait le diamant artificiel avec du carbone-14 ? Il aurait ainsi son propre champ radioactif.
Le principe est de chauffer les barres de graphite radioactif. Le carbone-14 est surtout concentré en périphérie de ces barres. Ainsi chauffé, il se transforme en gaz qui est capté et solidifié en tant que diamant artificiel (hautes pressions et températures). Le graphite résultant de la chauffe est bien moins radioactif et devient donc moins « embêtant » à stocker.
Quant au diamant de carbone-14, il acquiert une propriété étonnante d’auto-génération d’un courant électrique. Le carbone-14, c’est une demi-vie de 5 730 ans. En clair, la moitié du carbone-14 (et donc de la radioactivité) disparaît en 5 730 ans. On obtient donc une « mini-pile » à la durée de vie « infinie » (en fait non, mais à l’échelle humaine si).
La radioactivité du carbone-14 est de faible puissance. En clair, elle peut être stoppée par une faible couche d’un matériau isolant. Ici, les chercheurs encapsulent le diamant de carbone-14 dans un autre diamant (non radioactif) qui agit comme une enceinte de confinement.
Et voilà !
Et voilà quoi ? Une mini-pile issue du recyclage de déchets radioactifs et qui peut fournir une énergie durant des siècles. Oui mais…ne sautons pas trop vite de joie. En effet, une telle pile, avec 1 gramme de carbone 14, peut générer 15 joules sur une journée. Pour rappel (pour ceux qui auraient déjà oublié leurs cours de physique), 1 joule, c’est une puissance de 1 Watt sur une seconde. On a donc ici une pile capable de générer 0.004167 Wh sur une journée.
On est donc très loin d’avoir des piles capables de remplacer les lithium-ion, ou même les alcalines basiques. En revanche, on peut donc faire des piles avec 1 kg de matière qui généreraient 4,167 Wh sur la journée. Suffisant pour faire fonctionner bon nombre d’appareil électriques ou électroniques. Et contrairement aux batteries li-ion actuelles, elles ne seraient pas à plat à la fin de la journée.
Bon un smartphone de 1 kg (ou même 500 grammes) cela ne passera pas. Mais, les chercheurs de Bristol envisagent des applications concrètes comme des batteries de pacemakers, de sonotones, etc. En effet, pour toutes ces applications, on a souvent affaire à des piles boutons lithium type CR1225 ou autres (0,2 Wh environ qui sont utilisés en 1 à 2 ans souvent).
Là où la masse n’est pas (trop) importante (batteries stationnaires, etc.), cela pourrait également être très intéressant. Surtout sans besoin de recharger. Les satellites ou les stations spatiales ou les missions spatiales lointaines pourraient également en profiter.
Et pour l’automobile ?
Oubliez tout de suite un véhicule avec une batterie nucléaire de ce type. Elle serait bien trop lourde (plusieurs tonnes !). En revanche, si on prend une pile nucléaire de 10 tonnes elle pourrait générer 40 kWh sur la journée. De quoi recharger pratiquement une Zoe ou une e-208 à plat. Mais, qui voudrait d’une pile de 10 tonnes de carbone-14 chez lui, pour en plus devoir attendre 24 heures pour une charge ? Bref, il faudrait envisager d’avoir une batterie tampon qui se fait charger en 24h sur laquelle on viendrait se charger plus rapidement…
Bref, on a plutôt ici une pile qui pourrait (si elle dépasse le stade du prototype) créer des sources électriques dans des régions sans réseau électrique. Mais là non plus, pas de miracle à attendre. Si on prend la France, les sources thermiques à combustion d’énergies fossiles représentent moins de 8000 Gwh/mois (pic en janvier 2017). Pour effacer cette production, il faudrait donc une pile de 64 millions de tonnes (ou 64 piles de 1 million de tonnes réparties sur le territoire). Bref, l’énergie miraculeuse et infinie ce n’est pas pour demain.
Recycler une partie des déchets des centrales, tout en créant une nouvelle source d’énergie pour des milliers d’années. C’est séduisant, mais…il y a plein de mais. Au fait, on vous a parlé du prix de la fabrication d’un diamant artificiel ?
Illustration : Renault/Wikipedia
Rien sur la plus belle voiture de l’année ?
Lol
@AXSPORT : vous ne nous lisez pas attentivement…snif ! 😉
« La plus belle voiture de l’année est la BMW Série 2 Gran Coupé. Avec 53% des votes, elle bat en finale la Peugeot 208 et la Mazda 3. » in https://www.leblogauto.com/2020/01/fai-2020-lalpine-a110-sportsx-vole-vedette.html
😀
Ah…… ok…..
Pourquoi pas une vraie info sur le sujet ?
Pour pas froisser nos pro-PSA ?
?
Je comprends AXSPORT, on a d’un coté un article(très bien écrit) sur des piles radioactives :
« Oubliez tout de suite un véhicule avec une batterie nucléaire de ce type. » Qui finalement n’a rien avoir avec l’automobile.
Et d’un coté une seule phrase sur la voiture bien réelle, la plus belle de l’année. En plus cette phrase est noyée dans un article sur un prototype qui n’a pour l’instant aucun débouché réel.
Si on rajoute 2 articles pour évoquer la même discution sur un éventuel achat de part de la société de pile X par le constructeur automobile W. Ou une dizaines pour évoquer la vie de Monsieur Z
On est effectivement plus trop dans le réel (le vrai) automobile.
Mais est-ce mieux ailleurs?
Non merci.
C’est bien gentil ces progrès…
on ne compte plus le nombre de voies potentielle d’évolution des batteries ?
Encore récemment, c’était le lithium-soufre qui potentiellement améliore les batteries par x 2 jusqu’à x 6 !!!
Imaginons une Zoe standard avec 2 400 km d’autonomie ! 😀
La question principale, c’est quand cela rentre en service dans nos voitures ?
Il a fallu plus de 20 ans pour les premières batteries li-ion performantes. Petit impatient 😉
Mais bon ici si vous avez bien lu, ce ne sera pas pour les voitures VEB (contrairement à ce que l’on peut lire de droite de gauche….arf).
il y a des batteries au graphène qui vont bientôt sortir et ça c’est pas base de radioactivité avec ta voiture genre Tesla tu pourras faire plus de 1000 km avec une recharge et là on pourra plus se plaindre
En même temps, plus belle voiture de l’année… élue par des groupies flairant la bonne affaire type loto : BMW a poussé au vote en promettant de mettre en lot une voiture…
En tout cas, personnellement, je la trouve hideuse… ce groin horrible et ces fautes de proportions…
1 kg-> 4,167 Wh sur la journée
1 tonne-> 4 kWh /j, pas 40 kWh
Et c’est une tonne de carbone 14, la batterie serait bien plus lourde (il faut en particulier qu’il soit encapsulé dans du diamant…)
@Cedric : oui erreur de virgule ! Je bats ma coulpe. Merci du signalement.
Oh bah tiens , apres avoir épuisé jusqu’a la corde masse de ressources naturelles de la planete , on va s’attaquer au graphite pour un truc qui sera difficilement voir pratiquement impossible a stabiliser correctement et dont l’acheteur se verra pousser une 3 eme c..lle et un bon cancer au bout de 5 ans ….. rassurant !
Ca me rassure…vous n’avez pas lu l’article. Ouf.
Disons que lui, à défaut d’une 3e cou***e, c’est d’un second cerveau dont il aurait peut-être besoin, vu qu’un seul ne lui suffit plus. Donc au fional, ce type de technologie lui serait très utile 😉
Pt’et bien qu’il l’a lu. Pt’et bien que c’est juste qu’il n’a pas compris.
Ce qui n’est pas beaucoup mieux 🙂
@Seb, suivez la recommandation de @Béret vert, un p’tit verre de Glyphosate tous les matins pour remettre bien d’aplomb les idées en place… très très bon pour la santé ! 😉
Pour avoir « une source d’électricité virtuellement infinie », allez plutôt demander un E2PZ 😉
https://www.gateworld.net/wiki/images/d/d2/Zeropointmodule.jpg
Ah!!!!!!!!!!!! Stargate Atlantis……. ?
Au lieux de parler de technologie vielle de 30 ans les batterie lfp sa vous tente pas dans parler… une vie utile 4x supérieur ai lithium-ion et presque la même capacités… de plus elle est recyclable à 100% et non 95% pour les lithium-ion, surtout que le 5% est le lithium…. Je n’ai rien contre la voiture électrique. Le problème c’est le type de batterie qui est pas viable.
@Christian : les LiFePO4 (ou LFP ou lithium fer phosphate) comme les li-ion sont une techno de plus de 20 ans (24 en fait pour les LFP contre environ 28 pour les li-ion pour la 1è commercialisation) 🙂
En effet, les LiFePO4 ont été inventées en partie par l’équipe de John B. Goodenough, le co-inventeur des batteries lithium :
https://www.leblogauto.com/2019/10/prix-nobel-de-chimie-2019-batteries-lithium.html
Elles ont d’énormes avantages. Déjà elles tiennent 2000 cycles soit 50 à 100% de plus qu’une Li-ion actuelle.
Elles supportent également de fortes intensités de charge sans se dégrader.
Elles sont aussi « moins sales » et moins difficiles à recycler. Elles sont très stables dans ce qu’elles fournissent.
Mais…elles sont justement trop stables. Je m’explique. Une li-ion a ceci de « bien » que sa courbe de tension fournie décroit de manière progressive.
Ainsi, on peut plus facilement savoir ce qu’il reste comme « jus » dans la pile.
La LiFePO4, elle, a une stabilité trop importante. Elle s’effondre au dernier moment. Résultat, il est très compliqué d’avoir une idée de la capacité restante.
Les LiFePO4 sont utilisées surtout en modélisme et robotique (ou pour des bateaux amorceurs à la pêche…). On doit y mettre des alarmes sur la tension car dès que la tension commence à chuter, il faut se poser, revenir à la base, etc sous peine de plus de jus…oups 🙂
Pour rappel utile…la Mia Electric roule en LiFePO4 !
Cela ne l’a pas empêché de ne pas trouver son public 😉