Digne d'un film de science-fiction : la Chine vient de bouleverser la course à la Lune ! Ses scientifiques ont détecté un défaut de conception dans le réacteur de la NASA

Les États-Unis et la Chine mesurent leurs capacités spatiales dans une course à la construction de la première base lunaire. Bien que la NASA ait remporté la précédente course à la Lune contre l'Union soviétique, il n'est pas certain qu'elle ait le dessus cette fois-ci. Pour l'instant, les scientifiques chinois ont trouvé une faille dans un élément crucial du programme lunaire de la NASA : sa source d'énergie.

La NASA dirige les efforts des États-Unis pour habiter la Lune avec ses partenaires de l'accord Artemis. L'Agence spatiale chinoise (CNSA) et l'agence spatiale russe (Roscosmos) progressent, avec un petit groupe d'alliés, dans le développement de la station internationale de recherche lunaire (ILRS), qui entrera en service en 2036 et devrait accueillir des milliers de scientifiques.

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Sur la Lune, une nuit dure 14 jours terrestres. Il faudra donc plus que des panneaux solaires pour assurer l'approvisionnement en énergie de l'installation. La NASA développe depuis des années une petite centrale nucléaire spécialement conçue pour fonctionner à la surface de la Lune. Ce petit réacteur à fission, appelé Fission Surface Power (FSP), peut produire 40 kW d'électricité.

Des chercheurs de la China National Nuclear Corporation (CNNC) ont examiné la proposition de la NASA et ont découvert des points à améliorer dans sa conception. Une étude publiée dans la revue scientifique chinoise Atomic Energy Science and Technology passe en revue ces faiblesses, en se concentrant sur la composition du combustible nucléaire, le système de refroidissement et le contrôle de la sécurité du réacteur américain.

Les scientifiques chinois soulignent la conception compacte du réacteur FSP, mais voient un défaut évident dans le choix du combustible. Selon leur étude, l'utilisation de barres cylindriques d'uranium hautement enrichi nécessitera d'épaisses couches de béryllium comme blindage pour contrôler les radiations intenses.

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En outre, elle limitera la durée de vie du réacteur à environ huit ans en raison du gonflement du combustible, un phénomène qui entraîne une augmentation progressive du volume du matériau sous l'effet des radiations. En outre, le réacteur est doté d'un mécanisme de contrôle simple, ce qui le rend moins sûr dans les situations critiques.

En plus de souligner les problèmes de la conception américaine, les scientifiques du CNNC ont présenté une version améliorée du réacteur nucléaire lunaire, basée à la fois sur la conception de la NASA et sur un premier réacteur spatial soviétique appelé TOPAZ-II. Les principales améliorations apportées par le réacteur lunaire chinois sont les suivantes :

• Des barres de combustible en forme d'anneau : au lieu de cylindres solides, les barres sont en forme d'anneau, comme un anneau creux. À l'intérieur se trouvent de petites pastilles de dioxyde d'uranium recouvertes d'acier inoxydable, ce qui permet de mieux dissiper la chaleur générée par la réaction nucléaire, en utilisant l'intérieur et l'extérieur de l'anneau pour le refroidissement.
• Double système de refroidissement : le réacteur chinois dispose d'un système de refroidissement basé sur un métal liquide (NaK-78) qui circule dans les canaux intérieurs et extérieurs des barres de combustible de l'anneau. Cette conception permet de maintenir la température du réacteur en dessous de 600°C, ce qui améliore la sécurité et la stabilité du réacteur.
• Un modérateur de neutrons plus efficace : La conception chinoise utilise un matériau appelé hydrure d'yttrium (YH1.8) comme modérateur, le matériau responsable du ralentissement des neutrons, de l'amélioration de la réaction nucléaire et de son efficacité. L'hydrure d'yttrium est plus stable que les modérateurs nucléaires traditionnels (tels que l'hydrure de zirconium), ce qui permet d'éviter les fuites dangereuses d'hydrogène et d'accroître la sécurité et la durée de vie du réacteur.
• Moins de combustible nucléaire nécessaire : grâce à sa conception et à l'utilisation de l'hydrure d'yttrium comme modérateur, le réacteur chinois ne nécessite que 18,5 kg d'uranium 235, alors que le réacteur FSP de la NASA requiert environ 70 kg d'uranium 235, soit près de quatre fois plus. La réduction du poids est essentielle pour les missions spatiales, non seulement en raison des économies réalisées, mais aussi parce que les matières nucléaires sont lancées à travers l'atmosphère terrestre.

Le réacteur chinois est jusqu'à 75 % plus efficace que celui de la NASA et promet une durée de vie de 10 ans, contre 8 ans pour le réacteur américain. Cette avancée pourrait permettre à la Chine de devancer les États-Unis dans l'établissement d'une présence durable et autosuffisante sur la Lune, car l'énergie constante fournie par un réacteur nucléaire sera essentielle pour maintenir des bases habitées à long terme.

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Mais la conception de la NASA n'est ni monolithique ni fermée. On peut s'attendre à ce que, comme l'a fait la Chine, l'agence profite des recherches de son adversaire pour améliorer sa propre technologie. Cela pourrait également arriver aux entreprises qui développent des petits réacteurs modulaires (SMR) pour fournir de l'électricité sur Terre. La course à l'espace a ceci de particulier qu'elle permet d'améliorer, par la recherche, des technologies qui finissent par être transférées à d'autres industries.