Des chercheurs américains ont dévoilé le premier spectromètre de masse au monde capable de mesurer simultanément tout l’uranium et le plutonium à des niveaux extrêmement faibles, et potentiellement de découvrir des menaces nucléaires cachées.
Le premier instrument du genre, également connu sous le nom de Sapphire 1700, a été installé au Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) en 2025. Il a été fabriqué en collaboration avec le fabricant gallois Nu Instruments et dispose de 22 détecteurs, parmi lesquels 12 détecteurs à comptage d’ions.
C’est le seul spectromètre au monde capable de mesurer simultanément tous les isotopes de l’uranium et du plutonium. De plus, il a permis de réduire de près de moitié les temps d’analyse des matières nucléaires tout en conservant des résultats précis.
« Nous n’avons fait qu’effleurer la surface de ce que nous pouvons réellement faire avec cet instrument », a noté Megan Nims, PhD, chimiste au PNNL. « Alors que nous nous efforçons de surmonter certains de ces défis, nous ne voyons que le début de ce qui est possible. » Sapphire 1700 aide également l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) à identifier les utilisations abusives potentielles des matières et technologies nucléaires.
Détection nucléaire plus rapide
Les spectromètres de masse identifient les substances en mesurant les rapports masse/charge des petites particules. Largement utilisés en médecine, en sécurité alimentaire ainsi que dans les tests environnementaux, ils peuvent avoir du mal à détecter de petites quantités de matières nucléaires, en particulier lorsque les isotopes doivent être mesurés séparément.
Pour résoudre ce problème, l’équipe du PNNL a équipé le Sapphire 1700 de beaucoup plus de détecteurs que d’instruments similaires. Sa conception personnalisée permet la mesure simultanée des isotopes de l’uranium et du plutonium. Cela a également supprimé les interférences qui pourraient affecter la précision des mesures.
Selon l’équipe, la technologie a donné des résultats prometteurs après des tests approfondis et des étalonnages quotidiens. « Ce n’est pas anodin d’étalonner un instrument comme celui-ci », a déclaré Tyler Schlieder, PhD, chimiste du PNNL. « Depuis qu’il est opérationnel, nous avons validé 110 mesures en un peu plus de trois mois.
Schlieder a expliqué que la machine réduisait presque de moitié le temps d’analyse sans sacrifier la précision. « C’est encore plus étonnant quand on réalise qu’il n’existe aucun instrument au monde capable de faire cela », a-t-il poursuivi.
Renforcer les garanties nucléaires
Cela dit, une analyse plus rapide n’est qu’un avantage parmi d’autres. La machine pourrait également renforcer la sécurité nucléaire mondiale. Le PNNL est l’un des 17 laboratoires du réseau de l’AIEA qui testent des échantillons environnementaux à la recherche de signes d’activité nucléaire secrète.
En repérant des traces d’uranium et de plutonium, l’instrument pourrait faciliter la détection des signes d’utilisation abusive de matières nucléaires. Les chercheurs s’attendent également à ce que la demande d’analyses d’échantillons environnementaux augmente à mesure que les technologies nucléaires modulaires se généralisent.
En juillet 2026, Schlieder a présenté l’instrument à la conférence Goldschmidt et il a été sélectionné pour une présentation principale. L’équipe de recherche vise à explorer davantage d’utilisations de cette technologie et à développer des méthodes que d’autres laboratoires pourraient adopter.
« Nous n’avons pas encore pu caractériser de nombreuses fonctionnalités fournies par l’instrument », a conclu Schlieder dans un communiqué de presse. « Alors que nous commençons à jouer avec davantage d’instruments, une chose que nous avons gardée à l’esprit est que nous développons idéalement quelque chose qui pourrait être mis en œuvre ailleurs, ce qui rendrait les avantages plus étendus. »
Le projet a été soutenu par la National Nuclear Security Administration. Dans le même temps, le Département d’État américain a financé l’acquisition de l’instrument.
