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REGIONS : PAYS-DE-LA-LOIRE




De notre correspondant à Dompierre-Sur-Yon (85), Félix LECHAT



Sécurité des centrales nucléaires - 23 juillet 2011



Sécurité des centrales nucléaires

Si l’on écoute notre gouvernement et les exploitants de centrales nucléaires on ne peut être que rassuré le risque d’accident majeur étant extrêmement limité. Dans un communiqué (Les centres nucléaires et le public : communication, information, Radioprotection par G. Niquet, C. Mouchet et C. Saut ) on peut lire : Pour les centrales nucléaires françaises de première génération, l'objectif était d'avoir une probabilité de fusion du coeur inférieure à 5 sur 100 000 par réacteur et par an. Les chiffres pour les centrales allemandes sont comparables. Ce niveau de sûreté était un peu supérieur à celui constaté dans le reste du monde : début 2009, l'industrie nucléaire avait accumulé une expérience totale de 13 000 années x réacteur de fonctionnement. Les études de sûreté nucléaire sont contrôlées en France par l'autorité de sûreté nucléaire (ASN) assistée d'un organisme technique, l'IRSN. Les centrales de deuxième génération ont en France un objectif de sûreté cinquante fois plus élevé, de l'ordre d'un accident par million d'années de fonctionnement ; et les EPR doivent démontrer un niveau garanti de sûreté encore dix fois plus élevé, d'un accident majeur pour dix millions d'années de fonctionnement. Pour ce niveau de sûreté, avec un parc mondial vingt fois plus important qu'actuellement (de l'ordre de 500 réacteurs), le niveau de risque serait inférieur à un accident par millénaire. De plus, selon les concepteurs des centrales modernes, un accident de fusion du cœur (s'il survient) reste confiné dans la centrale elle-même et ne conduit pas à une contamination de la population. En décembre 2007, les résultats de l'étude du Registre national allemand des cancers de l'enfant ont été rendus publics par sa directrice Maria Blettner : l'étude indique que l'on observe en Allemagne une relation entre la proximité d'une habitation par rapport à la centrale nucléaire la plus proche et le risque pour les enfants d'être atteints, avant l'âge de 5 ans, d'un cancer ou d'une leucémie. Pour autant, le rayonnement ionisant ne peut en principe pas être interprété comme une cause, l'exposition au rayonnement ionisant n'ayant été ni mesurée ni modélisée.

La centrale de Tchernobyl continue à diffuser son poison et un nouveau sarcophage est en cours de construction pour limiter la diffusion des radiations. A Fukushima, on nous avait annoncé qu’il n’y avait aucun risque, mais à ce jour les réacteurs endommagés ne sont toujours pas sous contrôle et l’on estime qu’il faudra un an, non pas pour refroidir et maitriser le combustible, mais simplement pour stabiliser la température.

Ayant déjà connu trois accidents majeurs (Tchernobyl - Three Mile Island – Fukushima) il semblerait, au dire des autorités, que nous n’ayons plus rien à craindre pour au moins trois mille ans.

Suite à la catastrophe de Fukushima plusieurs pays ont décidé de sortir du nucléaire et de se tourner vers des énergies propres et renouvelables. Le gouvernement français s’entête à vouloir, au nom de l’indépendance énergétique, non seulement maintenir nos centrales en activité mais en construire de nouvelles. Il semble que la France soit le seul pays du monde à ne pas pouvoir à terme assurer son énergie de manière propre et durable. La campagne électorale des prochaines élections présidentielles va remettre sur la scène la production d’énergie et le programme nucléaire. Les électeurs vont devoir en tenir compte alors que personne ne leurs explique le principe et les risques de la réaction nucléaire, et que nos dirigeants de formation juridique ou économique sont très loin d’être techniciens et n’ont jamais rien compris, ou n’ont jamais voulu rien comprendre.

Une centrale nucléaire est en réalité une centrale thermique dont le fonctionnement est similaire aux centrales à fuel, à charbon ou à gaz : L’eau est transformée en vapeur pour actionner une turbine qui entraîne un alternateur produisant de l’électricité. Dans une centrale nucléaire, c’est le phénomène de fission d’un combustible radioactif qui produit la chaleur nécessaire à la production de vapeur.

Dans le détail : La fission dégage de l'énergie sous forme de chaleur. C'est cette énergie que l'on utilise pour produire de l'électricité. Le phénomène de fission dégage également des rayonnements alpha, bêta ou gamma et libère des neutrons. Au contact des milliers de crayons de combustible nucléaire, l’eau récupère la chaleur produite par la fission des atomes d’uranium. L'eau de la cuve s'échauffe à leur contact à plus de 300°C. Un pressuriseur maintient la pression à environ cent cinquante cinq bars, ce qui l'empêche de bouillir. Elle circule dans un circuit fermé. Le générateur de vapeur, la pompe, la cuve et le pressuriseur constituent le circuit primaire. Seul ce circuit contient de la radioactivité ( en théorie ). L'eau du circuit primaire transmet sa chaleur à l'eau circulant dans un autre circuit fermé : le circuit secondaire. L'échange de chaleur s'effectue dans un générateur de vapeur, un grand échangeur de chaleur cylindrique composé de milliers de tubes. La chaleur transforme l'eau du circuit secondaire en vapeur. Un alternateur, couplé à la turbine, convertit finalement l'énergie cinétique en électricité, laquelle alimente le réseau haute tension. Au contact de milliers de tubes dans lesquels circulent de l’eau froide, la vapeur se condense, redevient de l’eau liquide et est renvoyée vers le générateur de vapeur pour un nouveau cycle. La turbine, le condenseur, la pompe et le générateur de vapeur constituent le circuit secondaire de la centrale. Pour que le système fonctionne en continu, il faut assurer son refroidissement. C'est pourquoi il y un troisième circuit indépendant des deux autres qui est le circuit de refroidissement. Sa fonction est de condenser la vapeur sortant de la turbine. Pour cela est aménagé un condenseur, appareil formé de milliers de tubes dans se transformer en eau. Quant à l'eau du condenseur, elle est rejetée, légèrement échauffée, c'est-à-dire à environ trois degrés de plus que de la source d'où elle provient. Si le débit de la rivière est trop faible, ou si l'on veut limiter son échauffement, on utilise des tours de refroidissement appelées aéroréfrigérants. L'eau échauffée provenant du condenseur tombe sous forme de pluie (précipitation). Elle est récupérée au pied de l’aéroréfrigérant et entraînée par une pompe, l’essentiel de cette eau retourne vers le condenseur. Cette pluie est refroidie par un grand courant d'air (convection naturelle) par la forme particulièrement aspirante de l’aéroréfrigérant. Dans cette dernière, l’air en refroidissant la pluie se charge en humidité et se transforme en nuage de vapeur d’eau. 1,5 % de cette eau s'évapore dans l'atmosphère, ce qui provoque de grands panaches blancs que l’on voit sortir de la grande cheminée.

Les crayons de combustible sont constitués d’un empilage de pastilles enveloppées d’un tube de zirconium. Le zirconium a la particularité d’agir comme un miroir retenant les neutrons libres à l’intérieur de du crayon. Les crayons sont donc indépendants et la masse critique ne peut être atteinte. Cependant, le zirconium ne résiste ni à la chaleur, ni à l’humidité, qui le détruise rapidement.

Les enceintes de confinement, qu’elles soient en béton ou en plomb, n’agissent pas comme des miroirs mais accumulent les isotopes (rayonnements alpha, bêta et gamma ) dangereux pour la santé ( une législation particulière a été mise en place suite au démantèlement des cabines de radiographie et la récupération du plomb pollué ).
Un réacteur nucléaire est un dispositif dans lequel une réaction en chaîne ( fission nucléaire ) est initiée, modérée et contrôlée contrairement à une bombe atomique, où la réaction en chaîne se produit en une fraction de seconde.
Les noyaux atomiques très lourds tels que l'uranium ou le plutonium contiennent énormément de protons, et sont instables. Si l'un de ces atomes très lourd (par exemple l'uranium 235 ou le plutonium 239) capture un neutron, il se transforme en un noyau encore plus instable, et récupère par la même occasion de l'énergie. Le noyau résultant se divise très rapidement : il fissionne, en se divisant en deux noyaux principaux, et en libérant deux ou trois neutrons supplémentaires libres. Ces neutrons supplémentaires sont disponibles pour d'autres fissions de noyau : c'est le principe de la réaction en chaîne. Cette réaction nécessite l’obtention d’une masse critique, c’est à dire une quantité suffisante de matière radioactive pour que les neutrons libres aient plus de chance de percuter un noyau, ce qui explique qu’il n’est pas possible de concevoir des mini-centrales nucléaires ou des mini-bombes atomiques. Plus un neutron est lent, plus la probabilité qu'il soit capté par un atome est grande. C'est pourquoi l'on ralentit les neutrons rapides provenant de la réaction de fission par un modérateur. Un modérateur est un matériau qui contient de nombreux noyaux atomiques très légers, presque aussi léger qu'un neutron ( par exemple l’hydrogène de l’eau ). Les neutrons sont alors ralentis par les chocs sur ces noyaux atomiques légers. Selon la théorie du mouvement brownien, la vitesse des noyaux du modérateur est définie par sa température. On parle donc de thermalisation des neutrons plutôt que de ralentissement des neutrons. Contrairement à ce qu'évoque le terme "modérateur" celui-ci facilite et donc accélère la réaction.

Le pilotage d’un réacteur est basé sur le maintien d’une masse critique de matériau fissible ( combustible nucléaire ), le refroidissement du cœur où se produit la réaction, la limitation de la réaction au moyen de barres de contrôle qui absorbent les neutrons, ( cadmium, gadolinium et bore ). Lors de l’arrêt d’un réacteur le refroidissement doit être maintenu pour éviter la fusion du cœur.

Plusieurs sous-marins russes ont subi une fusion du cœur de leur réacteur nucléaire. Les seules fusions du cœur connues dans des réacteurs nucléaires civils sont la catastrophe de Tchernobyl (Ukraine) en 1986, Three Mile Island (États-Unis) en 1979 et plus récemment Centrale nucléaire de Fukushima Daiichi 4 réacteurs en fusion (Japon). Mais, sans tremblement de terre ni sunami, il y a eu plusieurs fusions du cœur partielles : Saint-Laurent (France) en 1969 et 1980 ; Lucens (Suisse) en 1969 ; Chapelcross, Dumfries and Galloway (Royaume-Uni) en 1967 ; Enrico Fermi Nuclear Generating Station (États-Unis) en 1966 ; Santa Susana Field Laboratory (Etats-Unis) en 1959 ; Windscale, Sellafield (Royaume-Uni) en 1957 ; EBR-I (États-Unis) en 1955 ; NRX (Canada) en 1952 .
Lors de l’accident de la centrale nucléaire de Fukushima les Japonais ont limité du cœur des quatre réacteurs en les inondant d’eau. Cette solution n’est pas sans risque : L’étude du phénomène naturel de Oklo au Gabon le met en évidence.
Un réacteur nucléaire naturel se forme lorsqu’un dépôt de minerai riche en uranium est inondé par de l’eau : l’hydrogène de l’eau agit alors comme modérateur de neutrons, transformant le rayonnement "neutrons rapides" en "neutrons lents" et augmentant ainsi leur probabilité de percuter un atome d'uranium (augmentation de la criticité). Cela démarre une réaction en chaîne de fission nucléaire. Au fur et à mesure que la réaction s’intensifie, augmentant la température, l’eau s’évapore et s’échappe, ce qui ralentit la réaction (plus de neutrons rapides et moins de lents), empêchant un emballement du réacteur. Après la baisse de la température, l’eau afflue de nouveau et la réaction raugmente, et ainsi de suite. À Oklo, la réaction s’est maintenue pendant plusieurs centaines de milliers d’années. La fission de l’uranium produit cinq isotopes du xénon, qui ont tous été retrouvés dans les restes du réacteur, à différents taux de concentration ; ceci suggère que le taux de la réaction était cyclique (voir explication ci-dessus). D’après les concentrations, la période devait être de 2½ heures environ. Une telle réaction a pu s’amorcer parce qu’à l’époque où le dépôt a été constitué, la part de l’isotope fissile U235 dans l’uranium naturel était de l’ordre de 3 %, valeur proche de celle de l’uranium enrichi utilisé dans les réacteurs nucléaires actuelles.

Sachant que l’uranium est soluble dans l’eau en présence d’oxygène, les rejet d’eau sont fortement pollués et radioactifs. De plus, sous l’effet de la chaleur intense du combustible en fusion, l’eau se décompose d’une part en vapeur chargée de radioactivité et d’autre part en oxygène et hydrogène, mélange fortement explosif pouvant détruire les enceintes de confinement. L’Hydrogène sert de modérateur et accélère la réaction de fission .
Les phénomènes de fission et fusion du combustible continuent à la centrale de Tchernobyl sans aucun contrôle possible. La situation à Fukushima est similaire.

Le plus grand risque dans une centrale nucléaire n’est plus le risque de la chute d’un avion de ligne sur le coeur (d’importante mesures ayant été prise suite au 11 septembre), mais tout simplement une panne électrique entrainant l’arrêt du refroidissement. Une attaque terroriste pourrait être menée de l’intérieur par un petit groupe infiltré contre lequel il est quasiment impossible de se prémunir. Une simple panne de refroidissement peut devenir catastrophique si elle n’est pas maîtrisée rapidement. Dés lors que la fusion du cœur est amorcée, tout contrôle devient impossible et personne ne peut mettre fin à la catastrophe. La seule solution proposée est d’augmenter l’épaisseur du béton situé sous le réacteur (en cas de fusion le béton fond sous l’effet de la température et le combustible s’enterre), ce qui ne permet pas de maîtriser la fusion du cœur mais simplement de retarder la pollution des sols et des nappes phréatiques. Lorsque le béton devient le denier rempart, c’est que la fusion du combustible à déjà conduit à la destruction de l’enceinte du cœur et donc des possibilités de refroidissement contrôlé par les circuits prévus à cet effet. L’injection d’eau non pressurisée ne produit qu’un faible refroidissement du fait de sa vaporisation et n’empêche pas le phénomène de fusion qui augmente la masse critique et la fission, elle-même accélérée par la présence d’hydrogène, augmentant ainsi la température jusqu’à la fusion de la totalité du carburant. La réaction en chaîne est réelle et lorsque l’on tente de résoudre un problème on en créé un nouveau : c’est le serpent qui se mord la queue.

Les enceintes de confinement accumulent les isotopes comme le ferait une éponge et n’arrêtent pas la totalité des rayonnements. Les différentes tuyauteries les traversant contiennent des fluides radioactifs et sont elles même radioactives et transmettent une partie de leur radioactivité en cascade au fur et à mesure des échanges thermiques jusqu’aux rejets d’eau ou de vapeur.

La réaction nucléaire n’est pas maîtrisée mais simplement surveillée comme le lait sur le feu. La radioactivité est insidieuse car c’est l’accumulation des isotopes dans l’organisme qui provoquent des cancers voir la mort ( les isotopes ne disparaissent pas de l’organisme avec le temps mais s’accumulent ), des doses même faibles sont de ce fait dangereuses.

Il existe naturellement dans la nature des produits radioactifs mais les déchets nucléaires pour lesquels nous n’avons à ce jour aucune solution sont beaucoup plus actifs et dangereux. Comment parviendrons nous à démanteler ( démolir ) les vieilles installations sans diffuser de poussières dans l’atmosphère et que ferons nous des gravats ? Une circulaire permet d’augmenter la quantité de gravats radioactifs dans les constructions neuves qui peuvent être tout prés de la population.

Avant de décider l’indépendance énergétique par le nucléaire, il est nécessaire de peser les risques qui viennent en contrepoids des justifications économiques. Que peut on dire de la vente d’électricité nucléaire produite au risque d’irradier la population, aux pays limitrophes qui eux ont décidé de tourner le dos au nucléaire ?



Félix LECHAT


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