SNAP-10A
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SNAP-10A est un réacteur nucléaire à fission expérimental placé sur une orbite terrestre basse (1300 km) en 1965 dans le cadre de la mission SNAPSHOT. Le réacteur avait été conçu pour fournir 30 kW d'énergie thermique convertis en 500 Watts électriques par des thermocouples afin d'alimenter la propulsion ionique du satellite sur lequel il était installé. Il a cessé de fonctionner après seulement 43 jours à la suite de la défaillance d'un composant électrique non nucléaire. Le réacteur était l'aboutissement d'une série de réacteurs nucléaires expérimentaux développés dans le cadre du programme SNAP (Systems for Nuclear Auxiliary Power soit Systèmes de Puissance Nucléaire Auxiliaire) dans les années 1950 et au début des années 1960, par Atomics International sous la supervision de la Commission de l'énergie atomique des États-Unis. Début 2026 SNAP-10A reste le seul réacteur nucléaire à fission lancé dans l'espace par les États-Unis[1][2],[3],[4].
Le SNAP-10A a été lancé le 3 avril 1965 depuis la base aérienne de Vandenberg par une fusée Atlas-Agena D et a été placé sur orbite terrestre basse à environ 1 300 km. Il se trouve sur une orbite polaire légèrement rétrograde[5], permettant aux étages de la fusée de tomber dans l'océan. Sa source électrique nucléaire, constituée d'éléments thermoélectriques, devait produire plus de 500 watts d'énergie électrique pendant un an[6],[7]. Après 43 jours, un régulateur de tension intégré au satellite (non lié au réacteur SNAP) est tombé en panne, entraînant l'arrêt du cœur du réacteur après avoir atteint une puissance maximale de 590 watts[8],[9].
À la suite de cette défaillance en 1965, le réacteur a été laissé sur son orbite à 1300 km d'altitude, et il était prévu qu'il y reste pendant 4 000 ans[2],[10],[11].
Mais en novembre 1979, le satellite commença à se fragmenter, peut-être à cause d'une collision, et perdit finalement 50 débris traçables. Bien que le corps principal soit resté intègre, des matières radioactives peuvent avoir été libérées. Des recherches ultérieures, publiées en 2008 et basées sur des données de Haystack, suggèrent l'existence d'au moins 60 débris supplémentaires de taille inférieure à 10 cm[12],[8].
En 2010, plus de 30 petits réacteurs nucléaires à fission avaient été envoyés dans l'espace par les satellites soviétiques RORSAT ; plus de 40 générateurs thermoélectriques à radio-isotopes avaient été utilisés dans le monde (principalement par les États-Unis et l'URSS) pour des missions spatiales[2].
Construction et exploitation
Le SNAP-10A a trois composants principaux : un réacteur nucléaire compact, le réflecteur et son système de contrôle, et un système de transfert de chaleur et de conversion de puissance.
Visible au sommet du satellite SNAP-10A[13], le réacteur mesure 39,6 cm de long, 22,4 cm de diamètre et contient 37 barres de combustible d'235U sous forme uranium-zirconium-hydrure[9]. Il a été conçu pour une puissance thermique de 30 kW et pesait 290 kg sans son blindage.
Pour contrôler le réacteur, des réflecteurs étaient disposés à sa périphérie : composés d'une couche de béryllium reflectrice des neutrons, ils permettent au réacteur de démarrer et de maintenir la fission. Les réflecteurs étaient maintenus en place par une bande de maintien verrouillée par un boulon explosif ; une fois le réflecteur éjecté, la réaction de fission ne peut plus s'entretenir et le réacteur s'arrête définitivement.
Le refroidisseur utilisait l'alliage eutectique sodium-potassium (NaK), qui circulait à travers le cœur et les convertisseurs thermoélectriques au moyen d'une pompe électromagnétique. Les convertisseurs thermoélectriques (repérables comme le long « tablier » blanc) sont en germanium dopés au silicium, couplés thermiquement au NaK mais isolés électriquement. La différence de température entre le NaK d'un côté du convertisseur thermoélectrique et le froid de l'espace de l'autre créait un potentiel électrique et de l'électricité utilisable[14].
Sécurité
Le projet de réacteurs SNAP nécessitant un programme de sûreté, l'Aerospace Nuclear Safety Program (programme de sûreté nucléaire aérospatial) fut instituée. Il évaluait les risques liés à la construction, au lancement, à l'exploitation et à la mise au rebut des systèmes SNAP et développait des designs radiologiquement sûrs.
Atomics International était le principal responsable de la sécurité, tandis que les laboratoires Sandia étaient responsables de l'examen de sécurité indépendant et effectuaient de nombreux tests de sécurité. Avant que le lancement ne soit autorisé, il fallait obtenir la preuve qu'en toutes circonstances, le lancement du réacteur ne constituerait pas une menace.
Une variété de tests furent effectués avec succès et plusieurs vidéos du développement et des tests sont disponibles[15]. Le laboratoire national de l'Idaho effectua trois tests destructifs dans la zone de test Nord avant le lancement du SNAP-10A[16]. L'expérience destructive SNAPTRAN-3, le , simula un crash de fusée dans l'océan, envoyant délibérément des débris radioactifs à travers le désert de l'Idaho.
