Combien de vies pourraient être sauvées avec la sortie du nucléaire ?

Le nucléaire est une énergie provocant beaucoup de craintes mais aussi d'imagination. Certains politiques et associations ont tranché il faut sortir du nucléaire pour notre bien à tous. Mais est-ce que la littérature scientifique nous permet d'estimer le nombre de vies qui pourraient être sauvées en France avec cette sortie ?

Dans un premier temps il convient de regarder les études très globales sur les conséquences sanitaires de la production d'électricité. Il faut ensuite regarder dans le détail ce qu'est la radioactivité, ces conséquences sur la santé pour bien comprendre le résultats de ces études.

Vision macroscopique – Si ce qui nous intéresse ce n’est que le résultat

Chaque activité humaine présente des risques, par exemple tenir le poste de président des Etats-Unis est une des activités les plus risquées du monde avec 4 présidents assassinés en fonction sur 46. Donc l’éradication du risque n’est pas possible car cela revient à éradiquer l’activité humaine, il faut donc plutôt chercher à atténuer le risque sur chaque activité.

 

Tableau sur les effets sanitaire de la production électrique en Europe Tableau sur les effets sanitaire de la production électrique en Europe

Figure 1 – Tableau sur les effets sanitaire de la production électrique en Europe

Ce premier tableau est tiré de Electricity generation and health publié dans The Lancet. Pour comprendre ce tableau il faut tout d’abord comprendre ce qu’est un Térawattheure (TWh). Le TWh est une unité de mesure de l’énergie, 1 TWh = 1 milliards de kWh. Un kWh est la quantité d’énergie qu’il faut pour utiliser un four pendant une heure. La France utilise environ 540 TWh d’électricité par an.

Ce tableau donne le nombre de morts engendré par la production d’un TWh. Par exemple un TWh d’électricité produit par du lignite (un type de charbon) engendre 32.72 morts et 298 maladies graves dans la population (voire ligne 1). D’après cette étude la production de 14 TWh d’électricité nucléaire engendrerait un mort, principalement à cause de la pollution de l’air.

A partir de cette étude et des données de la production électrique allemande et française en 2019 on peut effectuer ce tableau :

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Figure 2 – Tableau sur les morts induits par la production d’électricité en Allemagne et en France

D'après cette étude il y a 5600 décès causés chaque année en Europe (la pollution de l’air ne s’arrêtant pas aux frontières) provoqués par le mix électrique allemand.

Nous allons maintenant pouvoir rajouter les énergies renouvelables à l’équation. Mais en prenant en compte uniquement les accidents.

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Figure 3 – Tableau sur les données des accidents de production électrique entre 1950 et 2014

Ce tableau extrait de Balancing safety with sustainability: assessing the risk of accidents for modern low-carbon energy system paru dans Journal of Cleaner Production.

La ligne jaune montre le nombre total de décès engendré par les accidents de chaque source d’énergie. La source d’énergie (parmi celles présentes) qui a fait le plus de décès à cause des accidents est l’énergie hydraulique avec plus de 170 000 décès.

Il y a bien ensuite le nucléaire qui totalise environ 5000 décès à cause des accidents depuis 1950, c’est à dire moins que le nombre de décès chaque année en Europe causés par le mix électrique allemand. Malheureusement des personnes sont aussi décédés en installant ou en réparant des panneaux solaires ou des éoliennes.

Donc il faut maintenant regarder la ligne orange afin de comprendre quelle quantité d’électricité a été produite en échange de ces accidents. La production éolienne et solaire engendre plus de morts par accident par quantité d’électricité que le nucléaire car même s’il y a peu d’accident comme il y a peu d’électricité produite le bilan est plus mauvais. D’après les données statistiques de cette étude la production de 29 TWh par des éoliennes engendrera un décès par accident. Tandis qu’il faudrait 103 TWh de production nucléaire pour engendrer un décès par accident.

Pour mettre en perspective ces chiffres, il y a chaque année environ 600 000 décès en France. Environ 70 000 sont dû au tabac, plus de 40 000 à l’alcool, plus de 40 000 à la pollution de l’air, environ 20 000 par des accidents de la vie courante (chute dans les escaliers, noyade d’enfants dans la piscine…) et moins de 4 000 dans des accidents de voiture.

Donc si ce qui nous intéresse ce sont uniquement les risques sanitaires sur la population remplacer le nucléaire par autre chose n’apporte aucun bénéfice voire apporte des inconvénients. Même en prenant en compte le cas très improbable d’un accident grave.

Cette observation très macroscopique est tout de même surprenante, comment des scientifiques peuvent publier si sereinement de tels chiffres ? Quand quelque chose est surprenant il faut ouvrir le capot et voir ce qu’il y a dessous pour bien comprendre.

La radioactivité – Commençons par le commencement

Ouvrons une parenthèse pour comprendre d'où vient la radioactivité. Certains atomes sont naturellement stables alors que d’autres sont instables. Les atomes instables sont les radionucléides, ce sont ces radionucléides se désintégrant dans le but de devenir des atomes stables qui émettent des rayonnements ionisants fortement capable d’agir sur d’autres atomes (comme ceux de vos cellules).

Deux paramètres entrent alors en compte pour la désintégration d’un radionucléide : le temps moyen de désintégration (on utilise le terme demi-vie) et le type de radiation émise.

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Figure 4 – les différents type de rayonnements

Parmi les rayons émis il y a la particule alpha qui fait beaucoup de dégâts mais qui peut être stoppée par une feuille de papier, la particule beta qui peut être arrêté par une épaisse feuille d’aluminium ou un mur en béton, les rayons gamma ou X plus pénétrants mais qui peuvent être filtré par quelques mètres de terre ou d’eau.

Il est important de comprendre que si les radionucléides émettent beaucoup de radiations, alors ils se désintègrent vite (car 1 radiation = 1 désintégration). En conséquence le nombre de radionucléides diminue rapidement ce qui fait diminuer la radioactivité. Il est donc très rare d’avoir beaucoup de radiations pendant très longtemps.

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Figure 5 – chaîne de désintégration de l’uranium 238

Voici un exemple de chaîne de désintégration extrait d’un rapport de l’UNSCEAR (United Nation Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation), l’uranium 238 présent naturellement sur Terre. Il se désintègre pour devenir du Thorium, du Protactium etc… jusqu’à devenir un atome de Plomb stable.

Ces radionucléides sont très présents naturellement dans l’environnement. Par exemple une banane a une radioactivité de 20 Becquerel. Le Becquerel (Bq) signifie une désintégration par seconde. Donc il y a chaque seconde 20 atomes qui se désintègrent dans une banane. Dans un homme de 70kg il y a chaque seconde 7 000 désintégrations !

De même le soleil - qui est une immense centrale nucléaire à fusion - nous bombarde de rayons gamma chaque seconde même avec la protection de notre atmosphère et de notre champ magnétique.

Puisque les radionucléides sont naturellement présents dans l’environnement et que nous recevons naturellement plein de rayons gamma du soleil, comment se fait-il qu’on vive si longtemps alors qu’on nous dit que c’est très dangereux et très mauvais pour la santé ?

Tout comme l’alcool qui est une substance cancérigène, c’est une question de dose et de temps. L’unité de mesure qui mesure les radiations qu’on absorbe est le Sievert (Sv) (qui est en première approximation égale au Gray (Gy) une autre unité de mesure utilisée dans la littérature scientifique). Il y a donc d’une part le Becquerel qui mesure les radiations émises par une matière et d’autre part le Sievert qui mesure les radiations reçus par un humain. Il y a des subtilités en plus avec ces unités mais ce sera suffisant pour comprendre la suite.

Pour se donner une idée en moyenne nous recevons entre 5 et 70 mSv par an en fonction de la région du monde que nous habitons. Un voyage dans la station spatiale internationale vous fait subir 60 mSv en 6 mois.

Nous avons maintenant les éléments permettant de comprendre ce que dit la science sur les effets des rayonnements ionisant.

Effets sanitaires de la radioactivité – Le début de la confusion

Tout d’abord il faut s’interroger sur la quantité de recherche scientifique sur le sujet. S’il y en a eu beaucoup alors nous avons des connaissances solides, s’il y en a peu alors il y a beaucoup d’incertitudes. Pour cela regardons ce qui se passe quand nous entrons le mot radionucléide dans un moteur de recherche (PubMed) spécialisé dans la littérature scientifique médicale.

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Figure 6 – Nombre de papiers scientifiques médicaux reliés au mot « radionucléide »

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Figure 7 – Nombre de papiers scientifiques médicaux reliés au mot « cigarette »

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Figure 8 – Nombre de papiers scientifiques médicaux reliés aux mots  « pollution de l’air »

On observe qu’il y a eu plus de 300 000 papiers scientifiques concernant les radionucléides contre 80 000 concernant la cigarette ou la pollution de l’air. On peut donc penser que les connaissances scientifiques établies sur les effets de la radioactivité sont très solides. C’est grâce à cela qu’on peut donner une borne supérieure aux effets sanitaires et environnementaux des accidents nucléaires.

L’essentiel de la littérature scientifique sur la radioactivité s’est construit dans les années 70, avec les analyses épidémiologiques des bombardements de Nagasaki et d’Hiroshima. Pendant 30 ans les scientifiques ont observé les dizaines de milliers japonais qui ont été irradiés et ont comparé le nombre de maladies qui apparaissaient chez eux avec les japonais non irradiés afin de connaître le nombre de maladies en plus qui avaient été provoquées par les radiations.

 

 

 

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Figure 9 -Probabilité de survie en fonction de l’âge

De ces études peuvent être tirées ces courbes (extraite de The Hiroshima/Nagasaki Survivor Studies: Discrepancies Between Results and General Perception publié dans Genetics). On peut donc voir que les japonais les plus irradiés (2.5 Gy ou Sv) avaient environ 85% de chances de vivre plus de 60 ans contre 95% de chance pour les non-irradiés. Le résultat de ces études montre que l’espérance de vie diminue de 1.3 an par Sievert. A titre de comparaison l’espérance de vie a reculé de 4 ans en Russie après l’effondrement du bloc soviétique. De même le bruit dans certaines de nos banlieues font perdre jusqu’à 3 ans de vie en bonne santé à leurs habitants.

Tout comme l’alcool les radiations ne condamnent pas à une mort certaine et imminente. Le corpus scientifique disponible et analysé par l’UNSCEAR (institution des nations unies équivalente au GIEC pour les radiations) conclut que pour une dose de radioactivité inférieur à 100 mSv il n’y a pas d’effets sur la santé détectable. Cette même institution nous dit que la radioactivité relâchée dans l’environnement lors de l’accident de Fukushima n’a pas causé de dégâts environnementaux et n’engendrera aucun surplus de mortalité dans la population (UNSCEAR : rapport de Fukushima). L’employé le plus irradié de Fukushima a subi 600 mSv. Cette commission montre aussi que 30 personnes sont décédées dans les 4 mois qui ont suivi l’accident de Tchernobyl, que plusieurs centaines de milliers de liquidateurs ont subi autour de 120 mSv de radiation ce qui a engendré environ 4000 décès prématurés soit moins que ce qu’engendre le mix allemand chaque année. La population évacuée de Tchernobyl a reçu des doses d’environ 30 mSv. Cependant il vaut mieux éviter l’accident nucléaire.

 L’accident nucléaire – Surveiller le lait sur le feu.

La première chose très importante à comprendre est qu’il ne peut pas y avoir d’explosion nucléaire dans un réacteur nucléaire. Pour pouvoir avoir une explosion nucléaire il faut que l’uranium soit enrichi à plus de 90%, c’est à dire avoir un mélange constitué à 90% d’uranium 235 fissile et à 10% d’uranium 238 fertile. Mais ce mélange n’est pas du tout optimal pour la production d’électricité on utilise de l’uranium enrichi à 4% maximum (heureusement puisque c’est moins cher à faire). Cela empêche par construction l’explosion nucléaire.

 

Le scenario d’explosion nucléaire étant mis de côté il n’y a plus qu’un seul danger à prendre en compte : une surchauffe incontrôlée du réacteur. Ce qu’il peut se passer avec la perte de contrôle d’un réacteur c’est que l’on relâche beaucoup de radionucléides beaucoup trop rapidement. Comme expliqué précédemment c’est une question de quantité mais aussi de temps. Il est indéniable que le nucléaire créer des cochonneries.

 

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Pour comprendre les pertes de contrôle d’un réacteur il faut connaitre les trois ingrédients toujours présents dans un réacteur : le combustible, le fluide caloporteur (de refroidissement) et le modérateur (son rôle est très peu connu même parmi des ingénieurs (mais pas ceux du nucléaire heureusement)).

Le combustible, nous en avons parlé c’est de l’uranium enrichi à 4%. Le fluide caloporteur sert à prendre l’énergie de la réaction de fission (qui est sous forme de chaleur) et à l’envoyer dans des turbines pour les faire tourner et produire de l’électricité. Enfin le modérateur, il sert à ralentir les neutrons. Puisque lorsque le neutron est produit par la réaction de fission il est beaucoup trop rapide pour provoquer une autre réaction de fission.

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Figure 11 – Schématisation de l’influence de la vitesse d’un neutron sur sa probabilité de provoquer une fission

Nous avons maintenant tous les éléments en main pour comprendre comment la perte de contrôle du réacteur de Tchernobyl a pu provoquer une explosion.

Le réacteur de Tchernobyl avait pour combustible de l’uranium (comme en France), comme fluide caloporteur de l’eau (comme en France) et comme modérateur du graphite (c’est-à-dire du carbone ou dit autrement du bois, pas du tout comme en France). Le contrôle du réacteur a été perdu pour diverses raisons, ce qui a fait chauffer très rapidement l’eau et le carbone du graphite. Et c’est ce graphite qui a été un des facteurs de l'explosion de Tchernobyl.

En France le rôle de fluide caloporteur et de modérateur est joué par un seul élément : l’eau. En conséquence, d’une part la réaction chimique et l’incendie (puisque le graphite a ensuite continué de brûler) du réacteur de Tchernobyl sont chimiquement impossible, d’autre part cette conception fait que si on arrive plus à refroidir le réacteur (c’est-à-dire qu’il n’y a plus d’eau) alors par construction il n’y a plus de modérateurs donc plus de réaction de fission.

L’autre élément à prendre en compte est la présence d’enceinte de confinement autour des réacteurs nucléaires. Une des différences entre les réacteurs de France et le réacteur de Tchernobyl, c’est que les ingénieurs français ont eu l’idée de rajouter un mur un béton de 80 à 90 cm d’épaisseur. Tandis que les ingénieurs soviétiques n’en ont pas mis, le toit du bâtiment réacteur était un toit normal.

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Figure 12 – Maquette et illustration du réacteur de Tchernobyl (image IRSN)

Sur la figure 12 que le toit du réacteur est un toit complètement normal. Ce toit a bien évidemment rompu lors de l’explosion et a laissé s’échapper une grande quantité de radionucléides.

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Figure 13 – Illustrations simplifiés du réacteur à eau pressurisé français (Image IRSN)

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Figure 14 – Image d’un crash test dans un mur d’enceinte

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Figure 15 – Image d’impact d’une roquette sur une enceinte de confinement

L’enceinte de confinement des réacteurs à eau pressurisé (REP) enveloppe tout le circuit primaire du réacteur, c’est-à-dire tout ce qui est directement en contact avec le combustible nucléaire. Ces enceintes en béton sont testées, la figure 14 illustre un crash test d’avion sur une enceinte et la figure 15 l’impact d’une roquette envoyé sur l’enceinte de Superphénix par un anti-nucléaire français en 1982. 

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Figure 16 – Schéma d’un réacteur à eau bouillante

Le modèle de réacteur présent à Fukushima est un réacteur à eau bouillante. En effet des canalisations font que de l’eau en contact avec le combustible peut sortir de l’enceinte de confinement. Ce qui explique qu’il y a eu des rejets de radionucléides mais dans des quantités 10 fois plus petites que lors de Tchernobyl, ce qui explique le faible impact sanitaire et environnemental.

Parmi les chaîne Youtube qui vulgarise bien le sujet mieux comprendre le nucléaire on trouve Le Réveilleur et Illinois Energy Prof

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