Générateur thermoélectrique à radioisotope - Définition
Un générateur thermoélectrique à radioisotope, (en anglais RTG : Radioisotope thermoelectric generator) est un générateur électrique de conception simple, créant de l'énergie électrique par désintégration radioactive.
De tels systèmes utilisent des matériaux radioactifs (comme le plutonium-238), qui génèrent de la chaleur en rayonnant dans des matériaux non radioactifs. La chaleur est alors convertie en électricité par des thermocouples en utilisant l'effet thermoélectrique. Les principales applications des générateurs à radioisotope sont l'alimentation des sondes spatiales et l'éclairage de certains phares isolés.
Conception
En comparaison avec d'autres équipements nucléaires, le principe d'un générateur à radioisotope est simple. Il est constitué d'un robuste container rempli de matière radioactive, percé de trous où sont disposés des thermocouples, l'autre extrémité des thermocouples étant reliée à un radiateur. Les calories traversant les thermocouples est transformée en électricité. Un thermocouple est un dispositif constitué de deux sortes de métaux conducteurs, qui sont connectés en boucle fermée. Si les deux jonctions sont à des températures différentes, un courant électrique est généré dans la boucle.
Le métal radioactif utilisé doit avoir une demi-vie assez courte, afin de pouvoir produire suffisamment d'énergie. On choisit des demi-vies de l'ordre de quelques dizaines d'années. Il s'agit souvent de Plutonium-238, sous sa forme oxydée (PuO2).
Utilisation
Comme à la limite de notre système planétaire, le rayonnement est insuffisant pour utiliser des panneaux solaires, les sondes spatiales qui doivent s'y rendre sont équipées de générateurs à isotope : Voyager 1, Voyager 2, Galileo, Cassini, ou encore New Horizons.
Les générateurs à isotope ont été principalement conçus pour l'exploration spatiale, mais l'Union soviétique les a utilisés pour alimenter des phares, ce qui n'est pas sans poser des problèmes environnementaux.
Sécurité
Les générateurs à isotope ne fonctionnent pas comme les centrales nucléaires. Les centrales créent l'énergie à partir d'une réaction en chaîne dans laquelle la fission nucléaire d'un atome libère des neutrons, qui à leur tour entraînent la fission d'autres atomes. Cette réaction, si elle n'est pas contrôlée, peut rapidement croître de façon exponentielle et causer de graves accidents, notamment par la fonte du réacteur.
A l'intérieur d'un générateur à isotope on utilise seulement le rayonnement naturel d'un matériaux radioactif, ce qui exclut a priori tout scénario catastrophe. Le carburant est de fait consommé de façon lente, cela produit moins d'énergie mais cette production se fait sur une longue période.
Même si le risque de catastrophe majeure est quasi nul, on n'est cependant pas à l'abri d'une contamination radioactive : Si le lancement d'une sonde spatiale échoue à basse altitude, il y a un risque de contamination localisée, tout comme dans la haute atmosphère, une désintégration de la sonde pourrait engendrer une dissémination de particules radioactives. La dangerosité d'un tel accident est sujet à controverse, même si toutes les sondes emportant du plutonium ont jusqu'à aujourd'hui réussi leur lancement.