Le rover Persévérance, en route pour Mars cet été, porte un isotope de plutonium produit à l'ORNL, la première production nationale depuis environ 30 ans. Au fur et à mesure qu'il se dégrade, Pu-238 alimentera le rover et ses instruments à travers la planète. Crédit :NASA
Après son long voyage vers Mars qui a débuté cet été, Le rover Perseverance de la NASA sera propulsé à travers la surface de la planète en partie par du plutonium produit au laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie.
"Mars 2020 sera la première mission de la NASA à utiliser du plutonium-238 produit par ORNL, " a déclaré Alan Icenhour, directeur adjoint du laboratoire de sciences et d'ingénierie nucléaires à l'ORNL. "Cette réalisation représente d'innombrables heures de travail par le personnel dévoué de l'ORNL, et c'est gratifiant de voir ce travail aboutir. Aider la NASA dans sa mission vers Mars est un moment important dans l'histoire du laboratoire."
Comme d'autres rovers en mission dans l'espace lointain, La puissance de déplacement de Persévérance sur Mars provient de générateurs thermoélectriques qui créent de l'électricité à partir de la chaleur générée par la désintégration du plutonium-238 sous forme de pastilles de céramique d'oxyde. Pu-238 produit de la chaleur lorsqu'il se désintègre, et le générateur thermoélectrique à radio-isotopes multimission du rover convertit cette chaleur en électricité pour charger les batteries lithium-ion qui déplacent le rover et alimentent les instruments qu'il utilisera à la surface de la planète rouge.
Le Pu-238 est idéal pour les voyages dans l'espace lointain en raison de sa longue demi-vie de près de 88 ans, mais il a été en nombre insuffisant. Précédemment, le stock américain se composait principalement de Pu-238 produit à la centrale nucléaire de Savannah River à la fin des années 1980, qui s'est depuis décomposé. Mais la production américaine de Pu-238 a pris fin il y a plus de 30 ans.
Pu-238, sous forme de pastilles, produit de la chaleur que le générateur thermoélectrique à radio-isotopes multimissions du rover convertit en électricité. Sa longue demi-vie le rend idéal pour les voyages dans l'espace lointain. Crédit :Jaimee Janiga/ORNL, Département américain de l'énergie
C'est pourquoi 2015 a été une étape importante pour l'ORNL :la première nouvelle production de Pu-238 aux États-Unis en près de trois décennies. Depuis ce premier succès, le laboratoire a constamment augmenté ses capacités de production de Pu-238, visant à produire 1,5 kilogramme par an d'ici 2026.
« Nous avons 50 ans d'histoire d'irradiation de cibles et de production de radio-isotopes, " a déclaré Robert Wham de l'ORNL, Responsable du programme d'approvisionnement Pu-238. « Le fait d'avoir les ressources dont nous disposons ici rend ORNL bien adapté pour produire l'approvisionnement du pays en Pu-238. Nous avons beaucoup de scientifiques et d'ingénieurs dans tout le laboratoire impliqués dans cet effort, et c'est très excitant pour eux de contribuer à l'exploration spatiale."
Ce n'est pas un processus facile, et ORNL, Le Bureau de l'énergie nucléaire du DOE et la NASA ont investi du temps, de l'argent, recherche et des esprits brillants pour l'améliorer. ORNL reçoit la matière première de neptunium-237 de l'Idaho National Laboratory, qui stocke l'inventaire de la nation. Une fois à l'ORNL, l'oxyde de neptunium est mélangé avec de l'aluminium et pressé en pastilles. Prochain, les pastilles sont mises dans des tubes et irradiées dans le réacteur isotopique à haut flux de l'ORNL, ce qui provoque la transmutation du neptunium en Pu-238.
Les pastilles sont déplacées vers des cellules chaudes blindées du centre de développement du génie radiochimique de l'ORNL. Là, le Pu-238 est séparé du neptunium par une série de processus chimiques, converti en une poudre d'oxyde, puis expédié au laboratoire national de Los Alamos pour la fabrication en pastilles de céramique pour le générateur thermoélectrique. Les restes de neptunium sont recyclés pour produire plus de Pu-238.
