Le plutonium-239, est utilisé pour produire de l’énergie dans des réacteurs ou pour fabriquer des bombes atomique. Son petit frère, le plutonium-238, est utilisé comme source d’énergie dans l’aérospatial. La chaleur importante dégagée par ses désintégrations radioactives, transformée en électricité, fournit la puissance électrique de certains vaisseaux spatiaux..

Plusieurs facteurs se conjuguent pour faire du plutonium-238 le radioélément idéal pour produire de l ‘électricité quand le recours au panneaux solaires n’est pas possible. Du fait de sa période radioactive à la fois courte pour un actinide – 87 ans – et longue par rapport à une mission spatiale ce radioélément dégage en continu une chaleur importante. Le plutonium étant très dense, l’énergie fournie par kilogramme est élevée. Enfin, ce radioélément nécessite peu ou pas de blindage, les désintégrations alpha du plutonium-238 n’étant pas accompagnées de rayons gamma pénétrants.

Malheureusement, le plutonium-238 est difficile à manufacturer, ce qui le rend excessivement cher. L’emploi de ce matériau ne peut être envisagé que dans le cas de missions spatiales qui sont elles-mêmes extraordinairement coûteuses. On trouve bien quelques % d’isotope 238 dans le plutonium produits par les réacteurs civils, mais un enrichissement isotopique, tel que celui pratiqué avec l’uranium, n’est pas envisageable étant donnée la radioactivité beaucoup plus importante du plutonium .

Le procédé de production du plutonium-238 consiste donc à fabriquer de cibles de neptunium-237 (extrait de combustibles usés de réacteurs), à irradier ces cibles dans une installation adéquate disposant d’un haut flux de neutrons et à récupérer le plutonium-238 dans les cibles irradiées par des traitements chimiques.

Un prix de revient est difficile à estimer en l’absence de marché. Les experts évaluent ce prix à plusieurs milliers de dollars par gramme pour des générateurs qui de plusieurs kilogrammes. Etant donné que le rendement de la conversion de la chaleur en électricité se situe entre 6 et 8 %, ceci met le coût d’une alimentation de 50 watts à près d’un million de dollars.

Dans le passé, le Pu-238 a été produit sur le site de Savannah River avec des réacteurs qui n’étaient plus en service. Après l’arrêt de cette production à Savannah River, le Département de l’Energie américain (DOE) a satisfait ces besoins en Pu-238 en puisant dans les réserves disponibles du DOE à Los Alamos, réserves accrues par l’achat de Pu-238 fabriqué en Russie.

Actuellement, la production de sources d’énergie par radioisotopes est dispersée entre 3 sites du DOE, Idaho, Nouveau-Mexique et Tennessee, dispersion qui implique des transports de matières radioactives qu’un regroupement éviterait.

Le plutonium-238, comme les isotopes pairs du plutonium et de l’uranium, n’est pas aisément fissile par des neutrons. Il ne convient pas pour la fabrication d’une bombe atomique. Le plutonium-238 (comme le plutonium-240) constitue un poison pour un explosif nucléaire. Ces deux isotopes (du fait d’un taux élevé de fissions spontanées) émettent des neutrons qui déclenchent des débuts intempestifs de réactions en chaîne et réduisent la fiabilité et la puissance d’une bombe. De plus, l’important dégagement de chaleur des désintégrations (300 fois celui du plutonium-239) poserait des problèmes lors de la fabrication et le stockage de la bombe.

Sujet voisin : Propriétés du plutonium