NUCLÉAIRE Sûreté des centrales nucléaires

Conséquence du séisme de magnitude 9 et du tsunami qui ont secoué le nord-est du Japon le 11 mars 2011, la catastrophe nucléaire de Fukushima vient relancer le débat sur la sûreté des centrales nucléaires. Après les accidents de Three Mile Island, de Tchernobyl et de Fukushima (qui est loin d'être terminé), il est urgent de s'interroger sur l'origine du risque nucléaire, d'examiner les causes possibles d'un accident majeur, de connaître réellement la capacité des concepteurs et des exploitants des centrales nucléaires à maîtriser un dispositif fondé sur la fission et la réaction en chaîne, et à parer à toutes les éventualités d'une telle catastrophe.

Principe de fonctionnement d'un réacteur nucléaire

Le rôle des réacteurs des centrales nucléaires est comparable à celui d'une chaudière classique mais la chaleur, ensuite transformée en partie en électricité, y est produite par la fission de noyaux d' uranium (isotope 235) et de plutonium. La fission donne naissance à des « produits de fission », fragments du noyau initial, et à quelques neutrons qui, à leur tour, vont provoquer des fissions dans les noyaux voisins : c'est la réaction en chaîne.

Afin de réaliser la combinaison entre les fissions et la réaction en chaîne, on dispose du combustible sous forme de crayons, de plaques de métal ou d'oxyde d'uranium, naturel ou légèrement enrichi (à plus forte teneur d'uranium 235). Plus les neutrons issus de la fission sont lents, plus ils produisent de fissions. On installe donc, autour des éléments combustibles, un « modérateur », ou ralentisseur de neutrons, qui peut être du graphite, de l'eau ordinaire ou encore de l'eau lourde. Enfin, on fait circuler entre les éléments combustibles, dans le cœur du réacteur, un fluide caloporteur afin de récupérer la chaleur produite par les fissions. Chaque filière de réacteurs est caractérisée par une combinaison du combustible, du caloporteur et du modérateur (sauf pour les réacteurs à neutrons rapides qui représentent la filière de réacteurs sans modérateur, dont faisait partie le surgénérateur Superphénix en France). La grande majorité des réacteurs des centrales nucléaires appartiennent à la filière à uranium légèrement enrichi et eau ordinaire (ce fluide étant à la fois modérateur et caloporteur), qui se subdivise elle-même en réacteurs à eau sous pression (dont sont équipées toutes les centrales nucléaires françaises) et réacteurs à eau bouillante (qui équipaient la centrale de Fukushima).

À l'intérieur des éléments combustibles, les fissions produisent de nouveaux noyaux d'éléments plus légers qui, instables, se transforment par des séries de réactions nucléaires émettant des rayonnements très dangereux (rayonnements alpha pour les noyaux d'hélium, bêta pour les électrons et gamma pour les photons). D'autres réactions nucléaires, à partir des noyaux des isotopes de l'uranium, produisent du plutonium dont certains isotopes (239 et 241) sont eux-mêmes fissiles, tandis que l'isotope 238 est un émetteur de rayonnements alpha (qui sont les plus dangereux si le corps émetteur est inhalé ou ingéré). Les combustibles « usés », retirés des réacteurs lorsqu'ils ne fournissent plus suffisamment d'énergie, ne sont pas des cendres inertes, mais des déchets qui dégagent encore de fortes quantités de chaleur et restent radioactifs pendant des siècles, voire des millénaires pour certains composants. Chaque élément radioactif contenu dans les combustibles irradiés est caractérisé par la nature de son rayonnement et sa « demi-vie », temps au terme duquel la moitié de cet élément a disparu (car transformé en un élément stable non radioactif).

Le dispositif de réglage du niveau de puissance du réacteur est assuré par des barres[...]