Le nucléaire pour quoi faire ?

De l'énergie atomique aux catastrophes des centrales nucléaires en passant par la gestion des déchets radioactifs, comment justifier encore cette technologie et comment en est-on arrivé là ?

Comment ça marche la production d'énergie nucléaire ?

La production d'énergie thermique est obtenue par fission nucléaire: on utilise des éléments chimiques lourds, dont le noyau est composé d'un grand nombre de nucléons, et qui sont relativement disponibles dans la nature. Le plus lourd et le plus répandu, c'est l'uranium.

L'approvisionnement en uranium est géré par Areva, devenu Orano en 2018. Jusque dans les années 90 le minerai d'uranium était extrait en France dans des filons qui sont maintenant épuisés (en Vendée et dans le Limousin). Depuis il est intégralement importé. Les principaux pays producteurs sont le Kazakhstan (de très loin le premier), le Canada, l'Australie et la Namibie. Il faut extraire en moyenne 1000 tonnes de roche pour récolter 1 tonne d'uranium (pour comparaison ce taux est grossièrement de 3 pour 1 pour du fer, 6 pour 1 pour de l'aluminium, 20 pour 1 pour du cuivre, 5 000 pour 1 pour de l'argent). Il faut broyer le minerai, le raffiner, puis l'enrichir (par exemple par centrifugation, en exploitant la différence de poids moléculaire entre l'uranium 235 et l'uranium 238) pour obtenir un taux d'isotope fissible exploitable. Sous sa forme naturelle l'uranium contient 0.7% d'isotope fissible (l'uranium 235), il faut monter ce taux au moins à 3% pour exploiter le combustible. Ensuite on transforme cet uranium enrichi en pastilles qu'on assemble en tubes qu'on appelle des crayons. Une pastille qui fait 7g peut libérer autant d'énergie qu'une tonne de charbon.

Une fois qu'on a des crayons, on les insère dans des tubes qui forment le cœur du réacteur. On démarre la réaction de fission nucléaire en envoyant des protons sur le combustible qui émet alors plusieurs particules vers d'autres atomes et amorcent la réaction en chaîne. Un circuit primaire d'eau liquide circule le long des tubes, à la fois pour évacuer la chaleur vers le circuit secondaire (ou pour alimenter directement les turbines dans les REB ou RBMK) et pour assurer la modération de la réaction en chaîne. Dans les réacteurs à eau pressurisée, c'est le circuit secondaire de vapeur d'eau qui alimente les turbines d'une génératrice. Chaque fission d'un atome libère une énergie thermique importante. Ainsi on transforme l'énergie thermique en énergie électrique. La centrale produit alors un courant électrique alternatif et alimente le réseau.

Pour contrôler la réaction de fission (l'accélérer ou la ralentir), on abaisse des barres de contrôle dans les tubes du réacteur, elles sont constituées de matériaux qui absorbent les émissions de protons. Ces barres de contrôle (ou barres de commande) modèrent la réaction en chaîne car elles sont constituées de bore dans un alliage d'acier ou de carbone, qui joue le rôle d'écran entre les crayons de combustible.

Formation du xénon: la fission de l'uranium 235 produit de l'iode 135 qui se transforme au cours du temps (quelques heures) en xénon 135. Puis le xénon 135 disparaît en absorbant les neutrons de la réaction de fission. Ainsi à la puissance nominale d'un réacteur il est prévu que la formation et la disparition du xénon s'équilibrent et la puissance de la réaction est stable. En revanche, cela crée une grande inertie dans les changements de puissance: en cas de baisse de puissance, l'émission de protons diminue et ne neutralise plus le xénon, l'iode 135 est toujours présent et continue d'en produire. Il y a donc une accumulation qui modère la réaction (empoisonnement du réacteur), et il n'est ensuite plus possible d'augmenter la puissance du réacteur avant une dizaine d'heure. C'est ce qui a contribué à l'accident de Tchernobyl.

Rechargement de combustible dans un réacteur à Golfech © EDF Rechargement de combustible dans un réacteur à Golfech © EDF


Qu'est-ce qu'on fait avec la technologie nucléaire ?

Des armes de destruction massive qui servent à la dissuasion ou à l'attaque de pays ennemis. Dans les principaux pays exploitant le nucléaire civile, l'application comme source d'énergie est associée au nucléaire militaire comme munition mais aussi comme carburant pour alimenter la propulsion des sous-marins et porte-avions. Car historiquement c'est la course à l'armement de la seconde guerre mondiale et la compétition de la guerre froide qui ont vu naître la technologie nucléaire (projet Manhattan et son équivalent soviétique dans les années 40, puis premières centrales dans les années 50).

Avec le nucléaire civile on produit de l'électricité: 20% de l'électricité américaine, 72% de l'électricité française, 4% de l'électricité chinoise, 18% de l'électricité russe, 51% de l'électricité canadienne, 55% de l'électricité ukrainienne, 12% de l'électricité allemande, 19% de l'électricité britannique. Et une part plus ou moins importante pour de nombreux autres pays dans le Monde.


Qu'est-ce que ça génère comme pollution ?

Les produits de fission nucléaire sont des éléments fortement émetteurs de particules, ils sont radioactifs. La fission transforme un atome en deux atomes fortement instables, qui se stabilisent en émettant des particules. Cette émission de particules est appelée rayonnement ionisant, c'est un rayonnement électromagnétique à très faible longueur d'onde et très haute fréquence qui déclenche une production d'ions dans la matière qu'il traverse. Après réaction de fission nucléaire et production d'énergie thermique, la matière (les cendres ou déchets ultimes) continue de se stabiliser en émettant un rayonnement ionisant pendant des milliers d'années. Le rayonnement ionisant sur le corps d'un être vivant provoque des lésions cellulaires qui se manifestent par la dégradation des tissus mais aussi de l'ADN, ce qui provoque un fort risque de cancer.

Le combustible une fois épuisé en uranium 235 est stocké en piscine sur le site pendant 1 an. Puis il est transporté en usine de traitement (principalement à la Hague) et à nouveau entreposé en piscine pendant 3 à 5 ans pour laisser décroître sa radioactivité. Alors il est traité et environ un tiers est recyclé en étant enrichi à nouveau pour servir de combustible. Le reste du combustible usagé va constituer les déchets ultimes. Si le volume accumulé de ces déchets de produits de fission (vie longue et haute activité, catégorie HA) est faible et, comme le veut l'image employée régulièrement par les militants pro-nucléaire, l'ensemble de tous les déchets ultimes produits par les centrales françaises tiendraient sur un terrain de foot (ou dans un gymnase, ou dans une piscine olympique, ou dans un amphi). Non seulement c'est faux puisque leur dangerosité nécessite de les protéger et les conditionner, ce qui représente un volume 3 fois plus grand. Mais c'est aussi une comparaison malhonnête puisqu'il faut s'occuper aussi du reste des déchets qui représentent un volume 500 fois plus important. Il s'agit des catégories MA-VL (pour "Moyenne Activité à Vie Longue"): les structures d'assemblage de combustible et les outils de manipulation et de maintenance, FA-VL (pour "Faible Activité à Vie Longue"): issu du démantèlement des premiers réacteurs, et FMA-VC (pour "Faible et Moyenne Activité à Vie Courte"): les vêtements, outils, équipements de protection. Ça fait donc un paquet de terrains de foot, ou un sacré volume à creuser pour accueillir seulement les déchets les plus dangereux à l'intérieur des galeries de Cigéo. Pour être précis, 10 millions de mètres cubes, soit davantage que pour le tunnel sous la Manche.

Après avoir balancé les déchets dans la mer pendant des années (plus de 17 000 t), Orano les stocke sur terre mais déverse les eaux polluées à travers un pipeline directement dans la mer. La somme des radiations des rejets de ce pipe serait même supérieure à celle des fûts qui pourrissent au fond de la fosse des Casquets.

Le site d'enfouissement de Bures (Cigéo) fait l'objet d'un scandale pour de multiples raisons: le gigantisme de l'installation, son cout exorbitant, son principe absurde qui ne fait que repousser une échéance inéluctable, l'espionnage et la répression envers les militants.

Les centrales nucléaires utilisent aussi un système de refroidissement basé sur l'eau de la mer ou d'un fleuve. Le circuit primaire ou secondaire est refroidi par l'eau froide du fleuve. Premièrement cela génère une élévation de la température du fleuve en aval de la centrale. Deuxièmement les turbines du système de pompage détruisent la vie animale du fleuve. L'Autorité de sûreté nucléaire (ASN) oblige les centrales à ne pas dépasser le seuil d'élévation de température du milieu dans lequel elles rejettent, et à baisser la puissance des réacteurs le cas échéant. Hors ce dépassement advient le plus souvent en été, alors que les climatisations se mettent en marche. L'illustration parfaite de la société cornucopienne: pensant les ressources de la nature illimitées, on refroidit massivement d'un côté pour réchauffer de l'autre. Pour le bien être des clients des centres commerciaux, on fait cuire les poissons des fleuves au voisinage des centrales.

Barril de déchet nucléaire rouillé au fond de la fosse des Casquets dans la Manche © Greenpeace Barril de déchet nucléaire rouillé au fond de la fosse des Casquets dans la Manche © Greenpeace


Exemples de catastrophes nucléaires

Three miles island - 1979

Avant l'avènement de cet accident, il était considéré comme improbable que le cœur d'un réacteur nucléaire puisse fondre. Pourtant c'est ce qui s'est passé et les dégâts auraient pu être beaucoup plus importants si le matériau en fusion avait percé le fond de la cuve pour atteindre l'enceinte de confinement.

Le 28 Mars, alors que le réacteur fonctionnait à puissance nominale, les générateurs de vapeur du circuit secondaire ont connu un défaut d'alimentation en eau, certainement suite à une erreur dans des travaux de maintenance antérieurs (première défaillance). Le circuit secondaire ayant un fonctionnement dégradé, avec un débit réduit en eau, il n'assurait plus complètement son rôle de transfert de chaleur vers les turbines. Par conséquent, le circuit primaire ne transférant plus sa chaleur au circuit secondaire, connait une augmentation de température et donc de pression. Alors la vanne de décharge du circuit primaire se déclenche et libère la pression dans le réservoir de décharge et déclenche l'arrêt du réacteur.

Puis la vanne de décharge du circuit primaire, alors que la pression redescend à un niveau normal, reste ouverte au lieu de se refermer (deuxième défaillance). Le réservoir de décharge va alors se remplir au-delà de sa capacité jusqu'à se déverser dans l'enceinte de confinement en provoquant une brèche primaire: plus de la moitié du fluide (de l'eau additivée fortement radioactive) contenu dans le circuit primaire se déverse en 2 heures car les opérateurs n'ont pas de système de surveillance de la position de la vanne, seulement un indicateur de l'ordre de fermeture, ils concentrent donc leur attention sur la défaillance du circuit secondaire.

L'alimentation en eau du circuit secondaire étant en panne, l'alimentation de secours ne s'est pas déclenchée car les vannes étaient fermées suite à  un essai antérieur (troisième défaillance). Le circuit secondaire s'est retrouvé à sec en quelques minutes, le circuit primaire n'était alors plus refroidi.

La décharge du circuit primaire se poursuit et fait baisser la pression jusqu'au déclenchement automatique de l'injection d'eau froide. Il y a alors injection d'eau froide d'un côté et déchargement par la vanne ouverte de l'autre, ce qui fait malgré tout remonter le niveau d'eau du circuit primaire. Les opérateurs croient toujours la vanne de décharge fermée et coupent l'injection d'eau froide. L'eau continue de se décharger jusqu'à la formation de vapeur dans le circuit primaire.

Pendant ce temps-là les opérateurs ont remis en marche l'alimentation de secours en eau du circuit secondaire. Mais le circuit primaire montre des signes graves: augmentation du flux neutronique dans le cœur, vibration des pompes, pression et température élevées dans l'enceinte de confinement. Ces conditions sont maintenues pendant une heure alors que les pompes du circuit primaire s'arrêtent, les opérateurs suspectant à tort une fuite dans les générateurs de vapeur.

A partir de là, le niveau d'eau du cœur finit par descendre au niveau des crayons de combustible. La partie supérieure des crayons n'est plus noyée, ils s'échauffent jusqu'à 800°C et la gaine de zirconium éclate. Des produits de fission sont relâchés dans l'enceinte de confinement. La situation est déjà grave et les opérateurs réalisent que la vanne de décharge est ouverte. Une vanne d'isolement est alors fermée pour clore le système primaire, mais la moitié supérieure des crayons de combustible n'est plus noyée dans l'eau. Après la dégradation des gaines en zirconium vers 800°C, ce sont les barres de commande gainées d'acier inoxydable qui sont attaquées à 1300°C. Les matériaux fondus coulent le long des barres puis, au contact de l'eau, se solidifient pour former une croûte en forme de bol à la moitié du cœur. La température s'élevant encore (1900°C), il coule un mélange constitué des matériaux métalliques des barres de commande et des gaines et des morceaux de pastilles de combustible. Ce mélange appelé corium coule et est recueilli dans la croûte inférieure formant un creuset, au contact de l'eau.

A cet instant, la partie basse des crayons est intacte, la partie haute est oxydée mais en place, la partie centrale est constituée du bol de croûte d'alliages métalliques refroidis par l'eau contenant le mélange central de combustibles et de débris fondus à plus de 2400°C.

Environ 3h après le début de l'accident, les opérateurs remettent en marche les pompes du circuit primaire et injectent près de 30 tonnes d'eau dans la cuve. L'eau transformée en vapeur fait monter brutalement la pression et la trempe du matériau du cœur provoque la formation d'une croûte supérieure au-dessus du magma en fusion. Les pompes sont arrêtées pour limiter la pression.

La montée en pression a obligé les opérateurs à rouvrir la vanne de décharge. A ce moment l'enceinte de confinement n'est toujours pas isolée (troisième barrière), les gaines sont rompues (première barrière) et le circuit primaire est ouvert (deuxième barrière). L'eau contaminée qui a débordé dans l'enceinte est automatiquement transférée depuis les puisards vers les réservoirs d'un bâtiments auxiliaire, non étanche. Ce qui déclenche les alarmes de radioactivité à l'extérieur du bâtiment. Les opérateurs portent aussi des masques dans la salle de commande contaminée, gênant la communication par téléphone.

Enfin après une nouvelle injection d'eau le cœur est noyé avec succès, mais le magma est encore en activité à l'intérieur de la croûte. La croûte va alors se rompre et provoquer le déversement du magma de corium dans le fond de la cuve. Heureusement la circulation du magma dans l'eau liquide n'a pas provoqué de fort dégagement de vapeur pouvant causer une explosion, et le fond de la cuve a résisté à la température du corium. 16 heures après le début de l'accident, le cœur est stabilisé et subit un refroidissement normal.

L'expertise après accident montrera que la structure de l'enceinte de confinement a subi des dégâts par le feu et la pression, mais elle a tenu et joué son rôle de barrière ultime. La majeure partie des rejets radioactifs à l'extérieur de la centrale proviennent des produits de fission qui sont passés dans l'eau du circuit primaire, elle-même passée dans les puisards de l'enceinte principale puis dans le bâtiment auxiliaire non étanche. Il s'agit principalement de krypton, xénon, iode et césium dans les 2000 m3 d'eau chaude relâchés par la vanne de décharge. La ventilation du bâtiment auxiliaire a aspiré et rejeté à l'extérieur les vapeurs contaminées de cette eau.

Si l'accident a eu peu de conséquences sanitaires d'après plusieurs études (Université de Columbia, Université de Caroline du Nord, Comité scientifique des Nations Unies, American Nuclear Society, registre du cancer du département de la santé américain), l'impact sur l'opinion publique a été énorme et a fait prendre conscience des risques de cette technologie. Les concepteurs eux-mêmes et les professionnels du secteur ont pris conscience qu'un accident majeur et un rejet massif, résultants d'une succession de défaillances techniques et d'erreurs humaines, était possible. Le sujet a aussi gagné le secteur public et politique pour ne plus se cantonner au milieu scientifique et industriel. Ainsi, au lieu d'abandonner raisonnablement cette technologie dangereuse, le choix a été fait par les autorités, enrichis de l'enseignement de la catastrophe de Three Miles Island,  de doter les nouveaux réacteurs EPR d'un récupérateur de corium au fond de la cuve. 

La centrale nucléaire de Three Miles Island La centrale nucléaire de Three Miles Island

Tchernobyl - 1986

Le travail des liquidateurs a duré jusque dans les années 1990 et s'est déroulé dans un rayon de 30 km autour de la centrale. Il s'agissait de construire le sarcophage et de nettoyer les sols contaminés. Le nombre total de liquidateurs est estimé à 600 000. Les études basées sur les registres officiels soviétiques ne montrent pas de corrélation claire entre les pathologies et les doses de radiations reçues par les liquidateurs. En revanche les témoignages font état de taux de mortalité très important, de mutations génétiques, de lourdes invalidités, de taux de suicide important, de maladies chroniques et de cancers.

Dans un réacteur à eau sous pression (REP), c'est l'eau du circuit primaire qui joue à la fois le rôle de modérateur (ralentissement des neutrons pour modérer la réaction en chaîne) et qui transmet la chaleur au circuit secondaire, l'eau circule à l'état liquide en circuit fermé pour chauffer un circuit secondaire d'eau à l'état gazeux. Les réacteurs de Tchernobyl étaient du type RBMK, comme dans un REB c'est de l'eau liquide qui absorbe la chaleur du rayonnement. En revanche le rôle de modérateur est assuré par une structure à empilement de graphite autour des tubes de combustible. Ainsi le cœur est constitué d'un énorme bloc de graphite traversé par les barres de combustibles (1681 tubes de force) autour desquelles passe l'eau du circuit primaire. Il n'y a pas de circuit secondaire et l'eau transformée en gaz au contact du combustible alimente directement les turbines. Dans un réacteur RBMK, chaque tube de force est géré indépendamment, le renouvellement du combustible se fait en continu, le ralentissement d'un tube de combustible se fait par insertion d'une barre de contrôle constituée de carbure de bore, qui vient se glisser dans le tube de force. L'insertion d'une barre de contrôle pour ralentir la réaction d'un tube de combustible prend environ 20 secondes, contre environ 2 secondes dans une centrale française. De plus, la partie inférieure de la barre de contrôle en bore est constituée de graphite, si bien qu'au tout début de l'insertion, il y a un laps de temps pendant lequel cette partie basse chasse l'eau, les neutrons ne sont plus modérés par l'eau ni par le bore. Pendant ce court laps de temps, la réaction est accélérée puis elle est ralentie lors de l'insertion complète. Autre inconvénient, si jamais le débit de l'eau baisse, ou si la production de vapeur est trop importante et vient remplacer l'eau liquide au niveau du combustible, cela accélère la réaction.

L'exercice du 26 Avril consistait à tester l'alimentation des pompes de recirculation d'eau du réacteur en cas de coupure de courant extérieur, et en attendant la mise en marche du groupe électrogène. Dans ce court laps de temps de l'ordre de la minute, l'inertie d'un alternateur après la coupure devait alimenter brièvement les pompes. 

L'exercice était prévu à puissance faible, mais une demande de la ville de Kiev a prolongé le maintien à mi puissance pendant 10 heures, ce qui entraînera un empoisonnement au xénon du cœur et l'impossibilité de repasser à pleine puissance.  Le réacteur fonctionne alors au quart de sa puissance et les opérateurs commencent à relever des barres de contrôle. Ils essaient de basculer à mi-puissance mais obtiennent l'effet inverse, la puissance tombe à 1/10 de la puissance nominale. L'empoisonnement au xénon s'accélère et les opérateurs continuent de lever des barres de contrôle pour relancer la fission. Les pompes du circuit primaire sont misent en marche, entraînant une hausse du débit, une baisse de la proportion de vapeur et un abaissement de la puissance. Les opérateurs enlèvent encore des barres de contrôle. Voulant absolument réaliser l'exercice malgré les signaux d'arrêt d'urgence, les opérateurs les éteignent. De l'eau froide est injectée dans le cœur, la puissance baisse encore et les opérateurs relèves d'autres barres de contrôle. Il n'y a alors plus que 6 à 8 barres de contrôle baissées dans les tubes, alors que la consigne impose de stopper le réacteur en dessous de 15.

A ce moment précis, presque toutes les barres de contrôle sont relevées (comme sur une moto, la poignée de gaz est ouverte à fond) et la montée en puissance du cœur n'est inhibée que par les vapeurs de xénon qui empoisonnent les tubes (comme un moteur qui serait noyé d'un gaz inerte).

Alors l'exercice démarre, la coupure de courant est simulée en ralentissant l'alternateur qui diminue le débit des pompes. La proportion de vapeur augmente dans le cœur et la réactivité grimpe. La puissance augmente alors rapidement, augmentant encore le taux de vapeur dans l'eau. Devant la situation qui devient critique, le chef opérateur ordonne l'arrêt d'urgence. Les barres de contrôle sont abaissées mais leur extrémité en graphite attisent la réaction de fission au moment où elles pénètrent dans les tubes et provoquent l'explosion du cœur. La production brutale de vapeur a fait exploser le cœur de graphite et projette partout le combustible (190 tonnes d'uranium), les produits de fission et le matériel fortement radioactif.

L'explosion équivaut à 30 à 40 tonnes de TNT et soulève la dalle de l'enceinte de confinement. A l'aube c'est un feu de graphite qui se déclare. Ce matériaux qui constituait l'énorme structure modératrice entourant le combustible, donc hautement radioactif et qui maintenant se met à brûler et générer des fumées épaisses, constituera la principale source de dispersions radioactives après l'explosion elle-même. Ce feu brûlera pendant dix jours, malgré la lutte acharnée des pompiers qui seront les plus touchés par les radiations. La fumée montera à plus de 1000 m d'altitude et sera portée par les vents vers la Scandinavie d'abord puis vers toute l'Europe de l'Ouest. Rincées ensuite par les précipitations, des résidus radioactifs contenant du césium et de l'Iode ont formé des "tâches de léopard" qui ont été observées en Suisse, en Allemagne, en Italie, en France.

Pendant la première semaine après l'explosion, les liquidateurs du gouvernement et de l'exploitant effectuent 1800 rotations en hélicoptère pour déverser 5000 t de matériaux pour absorber les radiations (sable, argile, bore, plomb, …).

Pendant cette première semaine, le combustible continuait à réagir dans un magma formé avec les matériaux métalliques et céramiques dans les restes du réacteur, formant le corium à une température de 2600°C. En descendant sous le niveau de la cuve, le magma formera un creuset en se refroidissant, sur la structure en béton du bâtiment. Cette croûte se serait rompue pendant la deuxième semaine, générant des écoulements de lave qui se sont solidifiés en se refroidissant, faisant baisser fortement les émissions radioactives au-delà du dixième jour.

Les cancers de la thyroïde chez les enfants âgés de moins de 15 ans au moment de l'accident ont été multipliés au moins par 10, voir par 100 en Ukraine, Russie, Biélorussie, là où le césium s'est déposé dans les plus grandes proportions. Une hausse de ces pathologies en France n'est pas exclue même si les doses reçues ont été 100 fois plus faibles.

Les leçons tirées de l'accident de Tchernobyl sur les centrales française sont d'ordre cosmétique: anticipation des causes d'accidents, culture de la sûreté, plus de mesures des radiations, plan d'urgence, communication avec la société civile, études sur les accidents de fusion du cœur, élimination du risque de fusion du cœur dans les EPR (seulement à haute pression*). Mais l'accident n'a pas remis en question le principe même de la technologie, le risque associé au fait de déclencher et entretenir une réaction nucléaire de fission avec des moyens techniques et humains qui ne seront jamais parfaits, dans des circonstances qui ne seront jamais maîtrisées à 100% (la fameuse "succession de défaillances techniques et d'erreurs humaines", qui est propre aux installations industrielles les plus complexes et qui représente toujours un risque, impossible à réduire à zéro).

* "les accidents avec fusion du cœur à basse pression doivent être traités de telle sorte que les rejets maximaux concevables associés ne nécessitent que des mesures de protection des populations très limitées en termes d’étendue et de durée." Cela signifie que le risque de contamination faible de la population est assumé.

Les autres réacteurs de Tchernobyl ont été arrêtés seulement en 2000 (la zone avait été évacuée et les habitations désertées mais la centrale fonctionnait toujours). D'autres ont été arrêtés en Ukraine et Lituanie. Il reste 11 réacteurs RBMK en exploitation en Russie, dont la durée de vie de 30 ans à leur conception a été portée à 45 ans suite à un programme de modernisation. Tout comme en France.

Un masque de protection abandonné sur le site de la centrale de Tchernobyl © Vitaliy Holovin / Corbis Un masque de protection abandonné sur le site de la centrale de Tchernobyl © Vitaliy Holovin / Corbis

Fukushima - 2011

Comme pour les réacteurs russes RBMK, les réacteurs japonais de type REB (Réacteurs à Eau Bouillante) ne sont pas pourvus d'un circuit secondaire. C'est la vapeur produite par la chaleur des barres de combustible qui alimente directement les turbines des génératrices. C'est bien l'eau qui joue le rôle de modération comme dans les réacteurs français (REP) mais cela se fait par un circuit unique, du réacteur aux turbines. Une partie des réacteurs nucléaires américains et allemands est de type REB.

Circonstance aillant peut être, par chance, rendu la catastrophe moins grave, le 11 mars 2011 à 15h41, seuls trois réacteurs sont en marche à pleine puissance, les trois autres sont à l'arrêt, deux pour maintenance et un pour désactivation. A ce moment le séisme retentit et provoque la coupure du courant électrique externe, ce qui provoque l'abaissement automatique des grappes de barres de contrôle pour ralentir la réaction de fission, et le basculement de l'alimentation des pompes de refroidissement sur les moteurs diesel d'ultime secours.

Une heure plus tard le tsunami atteint la cote et des vagues de 15 mètres submergent le site de la centrale, dépassant très largement la hauteur des digues de protection. L'eau submerge tout, détruisant les stations de pompage, noyant les pompes du système de refroidissement, neutralisant les installations électriques et les groupes électrogènes. A part un groupe électrogène utilisé pour les réacteurs 5 et 6 en maintenance, tous les autres réacteurs sont totalement privés d'alimentation électrique et de refroidissement. La réaction de fission n'est alors plus modérée par la circulation d'eau des circuits primaires et le combustible des crayons commence à monter en température jusqu'à rentrer en fusion. La réaction de fusion libère alors du gaz qui fait monter la pression dans la cuve du réacteur et l'enceinte de confinement. Pour éviter une explosion qui projetterait le matériau radioactif de façon incontrôlable, on réalise des éventages qui libèrent les gaz radioactifs dans l'atmosphère.

Dans le réacteur 1, de l'eau douce puis de l'eau de mer sont injectées dans le circuit primaire pour abaisser la température. Malgré cela et un nouvel éventage dans la nuit, la partie haute du réacteur explose sous la pression dans l'après-midi du 12 Mars. Le réacteur numéro 2 sera refroidi par de l'eau douce jusqu'à épuisement, l'explosion du réacteur 3 va interrompre le passage à l'eau de mer qui n'interviendra qu'un jour et demi plus tard. A cause de cette interruption, le cœur rentrera en fusion relâchant de nombreux produits et faisant monter la pression dans l'enceinte de confinement jusqu'à provoquer une brèche et des rejets massifs dans l'atmosphère. Le réacteur numéro 3 va connaitre aussi des interruptions dans son refroidissement d'urgence, entre les différents systèmes de secours et l'injection d'eau de mer. La pression monte dans l'enceinte de confinement, la réalisation d'éventage est difficile dans les conditions de la catastrophe et le haut du bâtiment va exploser le 14 Mars. De plus, l'entreposage du combustible usé sur le site de la centrale demande aussi un refroidissement permanent. L'eau froide des piscines d'entreposage n'est plus renouvelée et la température va monter jusqu'à l'évaporation. Les lances à incendie sont le seul moyen d'abaisser la température.

Les modélisations montrent que des rejets radioactifs massifs se sont déversés dans l'atmosphère, d'abord en direction de l'océan Pacifique, puis à partir du quatrième jour vers les terres et vers Tokyo à 220 km, plus grande agglomération urbaine du monde avec 40 millions d'habitants. Les tokyoïtes se seraient donc pris environ 100 Bq/m3 pendant 24h. La modélisation a été vérifiée par des mesures directes de l'air de Tokyo qui ont confirmé un pic d'activité de l'Iode 131 à presque 250 Bq par m3 le 15 mars. La centrale cessera d'émettre dans l'atmosphère et le panache se dissipera complètement le 20 mars, soit 9 jours après le tsunami. Les dépôts solides, eux, vont continuer de se déposer sur des kilomètres carré et d'être rincés par les pluies et les ruissellements. Ainsi il a été mesuré 15 millions de Bq/m² à proximité de la centrale (évacuation immédiate), valeur comparable à l'accident de Tchernobyl, 3 millions de Bq/m² au-delà des 20 km de la zone d'exclusion (évacuation le lendemain), et enfin 600 000 Bq/m² au-delà de la zone d'évacuation de 30 km (évacuation après 4 jours).  Si on l'en croit la carte des relevés de radiations liés aux dépôts, la valeur limite d'exposition de 10 mSv, en dessous de laquelle on ne préconise pas de mesure de protection, a été relevée jusqu'à 50 km au Nord-Ouest de la centrale. La zone d'évacuation sera élargie en conséquence. De larges zones présentant des expositions aux dépôts de 20 à 60 mSv sont relevées dans un rayon de 30 km. Sans même prendre en compte l'exposition au panache dans l'atmosphère ni l'ingestion des aliments contaminé, le rapport de l'IRSN estime que les doses reçues sur plusieurs années par les population du nord-ouest de la centrale sont de 200 mSv.  Au final, si on compare à Tchernobyl, à taux de contamination égale ( 600 000 Bq/m²) la zone terrestre contaminée au Japon est 20 fois moindre (600 km² contre 13 000), en revanche la population exposée est seulement 2 fois moindre (150 000 personnes contre 270 000).

Les rejets dans le milieu marin ont été massifs et ont certainement entraîné une perte majeure d'animaux jusqu'à la dilution des radionucléides dans l'eau au bout de 6 mois.

Aujourd'hui en 2021, les 3 cœurs sont toujours refroidis chacun par 3 m cube d'eau par heure.

La côte de Sendai au Japon, le 12 Mars 2011 juste après le passage du tsunami © US Navy La côte de Sendai au Japon, le 12 Mars 2011 juste après le passage du tsunami © US Navy


Pendant ce temps là

La centrale de Three Miles Island a fermé définitivement en Septembre 2019. Mais les Etats Unis restent le plus gros producteur d'énergie nucléaire avec un nombre de réacteurs et des besoins en uranium deux fois supérieurs à la France.

La mise en place des diesels d'ultime secours sur les 56 réacteurs français en activité, qui devait être terminée en 2020 , n'est toujours pas aboutie. Seuls 20 sont opérationnels aujourd'hui. Il semble en plus que ces DUS soient long à démarrer, ce qui peut être dramatique comme on l'a vu dans le déroulement des principaux accidents. 

La Chine connait des problèmes de fuite de radiations dans le système primaire de l'EPR de Taishan, remettant encore plus fortement en cause la viabilité de cette technologie, et mettant en danger la population proche, dont celles de Macao à 60 km et Hong-Kong à 120 km.

Les déchets ultimes des centrales sont toujours à l'air libre en attendant de les enterrer en profondeur, ce qui ne réglera pas vraiment le problème de leur dangerosité malgré la dimension pharaonique du projet.

Le projet ITER est toujours en cours, une technologie de production d'énergie électrique basée cette fois sur la fusion nucléaire, à travers la maîtrise plus que douteuse d'un plasma radioactif à 150 millions de degrés confiné dans un grand champ magnétique. Projet fou dont les dérives financières et le tâtonnement technique poussent les plus hauts responsables eux-mêmes à en parler en termes religieux ("on y croit"). 

Malgré tout cela l'énergie nucléaire continue de faire l'objet d'un fantasme, une mythologie entretenue par des experts et des médias conservateurs. Elle serait une énergie propre et la meilleure alternative pour maintenir notre niveau de vie. Seulement c'est bien là qu'est le problème. Aucune technologie ne peut se justifier par nos besoin en électricité tant il s'agit à l'évidence d'une surconsommation hors de contrôle. Des climatisations aux trottinettes électriques, des appareils rechargeables aux éclairages nocturnes inutiles, des panneaux publicitaires lumineux aux data-centers, une grande part de la consommation d'énergie électrique est largement superflue, c'est une gabegie. 

La cheminée de refroidissement de la centrale nucléaire de Leibstadt en Suisse © Arnd Wiegmann / Reuters La cheminée de refroidissement de la centrale nucléaire de Leibstadt en Suisse © Arnd Wiegmann / Reuters


Comment s'en passer ?

En produisant et en consommant moins d'électricité: baisser le chauffage (et mettre un pull), interdire la climatisation (au moins celles des résidences et des commerces, peut-être pas celles des epads), limiter les appareils électriques, réduire au minimum la sollicitation des data-centers (nombres d'applications installées et nombres d'appareils), favoriser l'acier contre l'aluminium, limiter l'utilisation du ciment, privilégier les transports en commun.

La stratégie actuelle relève visiblement d'une redondance tautologique: on justifie la production toujours plus grande d'électricité par la demande, seulement la demande c'est le marketing qui la crée, en nous vendant toujours plus d'appareils électriques et d'usages de l'électricité car elle est abondante et peu cher. L'offre et la demande s'entretiennent mutuellement, catalysées par toutes les formes de lobbying et sans aucun contrôle.

Répartition de la consommation © EDF Répartition de la consommation © EDF

Répartition des usages pour le secteur résidentiel © EDF Répartition des usages pour le secteur résidentiel © EDF

Evolution de la consommation électrique dans le Monde © EDF Evolution de la consommation électrique dans le Monde © EDF

Pendant une cinquantaine d'années la production électrique a été multipliée par 5. La population mondiale, elle, est passée de 4 milliards en 1975 à bientôt 8 milliards en 2021. Et encore, la plus forte croissance démographique concerne le continent africain, pas vraiment là où l'on consomme le plus d'électricité. Si l'on prend seulement les pays du Nord, la consommation d'électricité par habitant dans le monde a triplé en 50 ans. Et cela en moyenne, sans considérer les inégalités, elle a en réalité augmenté un peu pour les uns et décuplé pour les autres.

La part de l'électricité résidentielle est énorme (36%) et à l'intérieur de ça, la part multimédia + petit électroménager (25%) est énorme aussi. Soit presque 10% de la consommation électrique française totale dont on pourrait se passer simplement en limitant les appareils électriques au stricte nécessaire (chauffage, frigo, lessive). Sans même parler du domaine professionnel comme la grande distribution qui climatise massivement et éclaire en pleine journée. Sans même parler des data-centers (9% de la consommation électrique en France) qui consomment une quantité d'électricité monstrueuse, et la transforment en chaleur libérée dans l'atmosphère.

Les solutions doivent être politiques, dans le sens étymologique du terme, c'est à dire des solutions décidées et appliquées communément à l'ensemble des membres de la société. Il ne suffit pas d'éteindre la lumière en sortant d'une pièce ou de mettre un couvercle quand on chauffe une casserole d'eau (ou encore effacer ses vieux emails). Ces gestes de bon sens constituent dans l’imaginaire collectif le summum de la conscience écologique, reflétant la vague de dépolitisation qu'entretiennent les publicités et les médias conservateurs. Alors il faut rappeler que, pendant que je débranche ma télé en veille pour économiser 3w, la ville entière reste allumée, que le travail acharné du colibris est utile mais dérisoire, et que le capitalisme ne rendra pas les clés gentiment.

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