batterie au diamant
La batterie au diamant capte les électrons rapides excités par le rayonnement, de la même manière que l'énergie solaire utilise des cellules photovoltaïques pour convertir les photons en électricité. Crédits : Université de Bristol

Une batterie nucléaire révolutionnaire : l’énergie du futur dans un diamant

Des scientifiques ont récemment dévoilé une innovation technologique qui pourrait bien transformer la manière dont nous alimentons nos appareils, qu’ils soient médicaux, électroniques ou même spatiaux. Cette innovation concerne une batterie nucléaire au diamant. Voici comment ça marche.

Comment fonctionne la batterie nucléaire au diamant ?

À la base de cette invention, il y a un concept à la fois simple et ingénieux : la batterie ne nécessite pas de pièces mobiles pour générer de l’électricité. Contrairement aux batteries traditionnelles qui reposent sur des mécanismes de mouvement comme un aimant qui tourne ou un rotor dans un champ magnétique, cette batterie exploite un processus appelé excitation des électrons.

Plus précisément, la batterie utilise un isotope radioactif de carbone 14 placé dans un diamant. Le carbone 14 émet des particules de rayonnement qui excitent des électrons dans le diamant, un peu de la même manière que les photons de la lumière excitent les électrons dans les cellules photovoltaïques. Lorsque ces électrons sont excités, ils sont ensuite récupérés pour produire de l’électricité.

Ce processus d’excitation est particulièrement efficace, car comme dit plus haut, contrairement aux systèmes classiques, il ne repose sur aucune pièce en mouvement, éliminant ainsi l’usure et les risques mécaniques liés à l’entretien des batteries traditionnelles. Le diamant joue ici un rôle crucial en absorbant et en canalisant l’énergie générée tout en empêchant toute fuite de rayonnement. Le résultat ? Une batterie plus simple, plus durable et beaucoup plus fiable que les solutions existantes.

Cette conception élimine également la nécessité d’un entretien complexe, un avantage majeur pour des applications à long terme comme dans l’exploration spatiale ou dans des appareils médicaux où la maintenance n’est pas envisageable.

Pourquoi le carbone 14 et le diamant ?

Le choix du carbone 14 comme matériau source de rayonnement est essentiel. Le carbone 14 est naturellement présent dans l’environnement et est produit en grandes quantités dans les réacteurs nucléaires, notamment dans les blocs de graphite utilisés pour contrôler les centrales nucléaires. Toutefois, le fait qu’il émette un rayonnement à courte portée facilement absorbé par le matériau solide qui l’entoure le rend particulièrement adapté. Cela signifie que même si le carbone 14 est dangereux s’il est ingéré ou manipulé de manière incorrecte, le diamant l’empêche d’échapper, ce qui offre ainsi une protection optimale contre les radiations.

En plus d’être le matériau le plus dur que l’Homme connaisse, le diamant propose de son côté une autre caractéristique importante : il est extrêmement stable. Cette stabilité permet d’encapsuler le carbone 14 en toute sécurité sans risque de fuite de radiations, assurant ainsi que l’énergie peut être extraite de la batterie sans aucun danger pour l’utilisateur.

Une durée de vie impressionnante

L’un des aspects les plus frappants de cette batterie nucléaire au diamant est sa durée de vie phénoménale. Le carbone 14 a une demi-vie de 5 730 ans, ce qui signifie que la batterie mettra ce temps à se décharger de moitié. Autrement dit, cette batterie pourrait fonctionner de manière autonome et fiable pendant des milliers d’années sans nécessiter de remplacement ou de maintenance.

Pour mettre cela en perspective, une seule batterie de un gramme de carbone 14 pourrait fournir quinze joules d’énergie par jour. Comparée à une pile AA classique, qui peut fournir 700 joules par gramme, mais ne dure qu’un jour, la batterie au diamant offre une durée de vie largement supérieure tout en produisant de l’énergie de manière continue pendant des millénaires. Cela la rend idéale pour des applications où la durée de vie de la batterie est un critère essentiel.

batterie au diamant
Les membres de l’équipe Diamond Battery. Crédits : Université de Bristol

Les applications possibles de la batterie nucléaire au diamant

L’un des atouts majeurs de cette technologie est sa capacité à être utilisée dans divers domaines où la longévité et la fiabilité sont cruciales. Les stimulateurs cardiaques doivent par exemple être alimentés de manière constante pendant plusieurs années. Or, cette batterie pourrait fournir l’énergie nécessaire sans risque de panne pendant des décennies, voire des siècles. Dans l’espace, où les conditions sont extrêmes et où il est difficile de remplacer les batteries, la possibilité de disposer d’une source d’énergie quasiment éternelle serait également révolutionnaire. Une sonde spatiale équipée d’une batterie au diamant pourrait parcourir de longues distances, comme atteindre Alpha du Centaure, notre voisine stellaire, avant que la batterie ne perde sa puissance significative.

Ce n’est pas tout. Les machines pétrolières ou les équipements qui fonctionnent sous l’eau ou dans des environnements difficiles pourraient aussi bénéficier de cette technologie. L’absence de pièces mobiles et la fiabilité à long terme rendent cette batterie particulièrement adaptée pour ces secteurs. Enfin, de petites batteries au diamant pourraient être utilisées pour des dispositifs de suivi à distance, comme des étiquettes RFID, aussi bien pour des objets sur Terre que dans l’espace.

Naturellement, cette approche présente aussi certains défis, notamment en termes de production à grande échelle et de réglementation des matériaux radioactifs. Cependant, les scientifiques sont optimistes quant à son potentiel et envisagent des améliorations pour rendre la batterie encore plus accessible et utilisable dans un plus large éventail d’applications.

Brice Louvet

Rédigé par Brice Louvet

Brice est un journaliste passionné de sciences. Ses domaines favoris : l'espace et la paléontologie. Il collabore avec Sciencepost depuis près d'une décennie, partageant avec vous les nouvelles découvertes et les dossiers les plus intéressants.