Les réacteurs à fusion pourraient être surveillés pour détecter une production clandestine de plutonium

L’aube d’une énergie illimitée et ses défis sécuritaires

Dans les prochaines décennies, de nombreux physiciens espèrent que la fusion nucléaire deviendra une source réaliste d’énergie pratiquement illimitée. Contrairement aux réacteurs à fission traditionnels, les installations basées sur la fusion présentent un avantage majeur : elles ne nécessitent généralement pas de matériaux de qualité militaire pour fonctionner.

Cependant, avant que cette révolution technologique ne devienne réalité, il sera crucial de garantir que ces réacteurs ne puissent pas être secrètement détournés pour produire des matières destinées à des armes nucléaires. La communauté scientifique se penche d’ores et déjà sur des solutions préventives robustes afin de sécuriser ces futures centrales.

C’est précisément l’objet d’une nouvelle analyse détaillée. Selon une étude publiée dans la revue Physical Review Applied, une équipe dirigée par le chercheur Patrick Huber à l’université Virginia Tech a démontré qu’un type existant de détecteur de particules pourrait être utilisé pour signaler toute tentative d’utilisation frauduleuse de ces installations de pointe.

Le risque de détournement par la production de plutonium

Pour bien saisir l’enjeu, il faut comprendre le fonctionnement de ces futures installations. Les réacteurs à fusion génèrent de l’énergie en forçant deux noyaux d’hydrogène à fusionner. Ce processus physique spectaculaire libère des quantités colossales d’énergie, mais il s’accompagne également de l’émission d’un important flux de neutrons.

C’est ce flux de neutrons produit par la réaction qui introduit la possibilité d’un scénario particulièrement dangereux. Si des acteurs malintentionnés parvenaient à introduire secrètement de l’uranium 238 à l’intérieur du réacteur, les conséquences pourraient être graves d’un point de vue de la sécurité internationale.

En effet, ces neutrons convertiraient inévitablement cet uranium 238 en plutonium 239, un ingrédient clé utilisé dans la fabrication de certaines armes nucléaires. Pour s’assurer que ce détournement ne puisse jamais se produire, les futurs réacteurs à fusion auront impérativement besoin d’une surveillance fiable et continue.

Les antineutrinos comme outils de surveillance infaillibles

Dans le cadre de leur recherche, l’équipe de Patrick Huber a cherché à savoir si cet objectif de sécurité pouvait être atteint de manière réaliste à l’aide d’un détecteur d’antineutrinos. Les antineutrinos sont des particules sans charge électrique et de masse extrêmement faible, qui sont produites en très grande abondance lors des réactions nucléaires.

La caractéristique fondamentale des antineutrinos réside dans leur nature insaisissable. Il est absolument impossible de les bloquer avec un quelconque bouclier physique, et il est tout aussi impossible de les produire par un procédé non nucléaire. Ces particularités uniques en font les candidats parfaits pour une surveillance secrète et inviolable à l’échelle d’une centrale.

Concrètement, lorsque l’uranium 238 absorbe les neutrons créés par le processus de fusion, il subit une fission. En se divisant en noyaux plus petits, il libère un motif distinctif d’antineutrinos, véritable signature énergétique que les équipements de mesure peuvent espérer traquer et isoler.

Des simulations prometteuses pour une détection précoce

Afin de valider leur hypothèse, les chercheurs de Virginia Tech ont exécuté des simulations informatiques complexes. L’objectif était de vérifier si ce signal spécifique d’antineutrinos pouvait être distingué des autres particules produites lors du fonctionnement normal du réacteur, ainsi que des antineutrinos provenant naturellement de l’espace cosmique.

Les résultats de l’équipe se sont révélés très rassurants. Ils ont confirmé qu’un détecteur relativement compact serait parfaitement capable de confirmer la production de seulement quelques kilogrammes de plutonium sur une période de 30 jours. Cette rapidité de calcul est amplement suffisante pour donner l’alerte dès les toutes premières étapes d’un éventuel programme d’armement clandestin.

Un autre avantage crucial de ce dispositif technologique est son aspect logistique. Le détecteur n’aurait pas besoin d’être logé à l’intérieur même du réacteur. Il pourrait fonctionner à distance, ce qui rendrait le processus de surveillance très peu intrusif et particulièrement pratique à déployer dans de véritables installations de production électrique.

Préparer le cadre réglementaire des décennies à venir

Les auteurs de l’étude soulignent que leurs découvertes démontrent comment les solides garanties de non-prolifération inhérentes à la puissance de la fusion peuvent être activement et rigoureusement vérifiées. Bien que l’avènement commercial de ces réacteurs soit encore probablement éloigné de plusieurs décennies, il est impératif d’anticiper la prévention des risques.

En effet, les cadres réglementaires et sécuritaires mondiaux qui régiront ces futures centrales de production d’énergie doivent être pensés, élaborés et testés très longtemps à l’avance par les autorités de régulation pour éviter toute crise de prolifération.

En prouvant que la détection des antineutrinos est un outil de surveillance viable pour tout réacteur basé sur la réaction deutérium-tritium, soit l’architecture sous-jacente à la grande majorité des projets de fusion actuels, Patrick Huber et ses collègues sont convaincus d’offrir une avancée concrète vers la mise en place de ces indispensables protocoles de sécurité mondiaux.

Selon la source : phys.org