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L'accident nucléaire de Fukushima, un nouveau Three Mile Island ?

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La situation est en train d'évoluer rapidement à la centrale de Fukushima-Daiichi. Avec une probable fusion, au moins partielle, du cœur de certains des réacteurs, la situation rappelle celle de la centrale américaine de Three Mile Island en 1979 mais on peut craindre que l'on s'approche d'une catastrophe aussi grave que Tchernobyl.

Une image extraite d'une expérience sur du corium en fusion. © SARnet-CEA

Il est difficile de savoir réellement ce qui est en train de se passer dans les réacteurs de la centrale de Fukushima-Daiichi. Tout ce que l'on sait, c'est que, bien qu'ils aient arrêté de fonctionner comme prévu après les secousses dues au très violent tremblement de terre de 8,9 de magnitude (réévalué à 9) du vendredi 12 mars 2011, les dispositifs de refroidissement n'ont pu se mettre en marche à cause du tsunami ayant frappé la centrale. On est donc, au départ, dans une situation différente de celle de Tchernobyl.

En effet, le réacteur de la centrale soviétique était en fonctionnement lorsqu'il s'est emballé à la suite d'une série d'erreurs humaines. L'absence d'une enceinte de sécurité extérieure, contrairement aux centrales nucléaires françaises, avait alors permis au nuage de matière radioactive libérée par l'explosion du réacteur de se répandre dans l''atmosphère.

Les explosions qui se sont produites dans la centrale de Fukushima sont de plus d'une origine complètement différente. Il s'agit de l'hydrogène produit dans les réacteurs qui a volontairement été libéré pour faire tomber la pression dans les enceintes de confinement qui restaient pour le moment intactes. Mais certaines sources émettent des doutes pour le réacteur n°2 ce mardi 15 mars 2011, ainsi que pour le réacteur n°4. Si les enceintes ont effectivement cédé, libérant de grandes quantités de matériaux radioactifs, la gravité de l'accident deviendrait malheureusement plus importante.

La centrale nucléaire de Three Mile Island qui connut en 1979 le pire accident nucléaire des États-Unis. © Centers for Disease Control and Prevention's Public Health Image Library, domaine public

Le risque nucléaire au Japon : un nouveau Three Mile Island ?

Il y a encore quelque heures, il semblait donc que l'on était confronté à un accident nucléaire similaire à celui de la centrale américaine de Three Mile Island en 1979. Il y a cependant au moins une différence. La centrale de Fukushima utilise des réacteurs à eau bouillante ou REB (en anglais BWR, Boiling Water Reactor) qui représentent environ le quart du parc mondial des réacteurs en exploitation. Dans le cas de la centrale américaine, il s'agissait d'un réacteur à eau pressurisée (REP).

Lors de l'accident à Three Mile Island, le réacteur était en fonctionnement mais toute une série de défaillances ont conduit à une surchauffe du réacteur. Une partie du combustible nucléaire a alors commencé à fondre, entraînant la formation de ce qu'on appelle du corium. Il s'agit d'un mélange liquide à haute température (de 2.500 à 3.000 °C) composé des matériaux provenant du combustible nucléaire, des gaines qui le contenaient initialement et des aciers constituant les structures du cœur. C'est donc un mélange très réfractaire de dioxyde d'uranium fondu UO2 (il fond à 2.878 °C) avec du zircaloy oxydé qui provient des gaines de combustible, auxquels s'ajoutent les produits de décomposition du béton que ce mélange a rencontré dans sa progression.


Une courte présentation des réacteurs à eau pressurisée et des dispositifs de sécurité mis en place. © Areva/redacteur, YouTube

Bien que le corium n'ait pas réussi à perforer l'enceinte de confinement du réacteur de Three Mile Island, des erreurs et des défaillances ont conduit à la libération de matière radioactive dans l'environnement. Au début du processus, l'élévation de la température a provoqué une réaction entre l'eau et le revêtement en zirconium du combustible, formant de l'hydrogène. Cela a fortement dégradé la gaine du combustible, conduisant au relâchement d'éléments radioactifs dans le circuit primaire. On parle dans ce cas de perte de la première barrière de confinement.

Dans le cas de Fukushima, on sait que les ingénieurs japonais ont relâché de l'hydrogène hors de l'enceinte de confinement des réacteurs pour faire baisser la pression, entraînant des explosions. On peut donc penser qu'il s'est produit au moins le même phénomène. Il s'agirait donc d'une fusion partielle du réacteur mais on ne sait pas si une fusion du combustible, produisant du corium, s'est bel et bien produite. Toujours est-il que des éléments radioactifs, bien qu'en faible quantité, ont été libérés dans l'atmosphère. Cela seul justifie déjà qu'une partie de la population alentour ait été évacuée.

Le principe de la récupération du corium. © IRSN

Comment prévient-on le problème de la fusion en France ?

Dans les centrales françaises existe un dispositif destiné à recueillir du corium, à l'étaler pour augmenter sa surface et ainsi accélérer son refroidissement. Plus généralement, le problème de la fusion du cœur d'un réacteur nucléaire est étudié depuis plusieurs années et l'on fait même des expériences de simulation comme avec la plateforme Plinius du CEA à Cadarache.

On y trouve par exemple l'installation Vulcano, constituée d'un four permettant de fondre 50 à 100 kilos de corium prototypique. Le bain fondu est ensuite versé dans une section d'essai avec une instrumentation dédiée. Une vidéo montre à quoi ressemble du corium en fusion.

Pour suivre l'évolution de la situation au Japon, il est possible d'aller sur le site de l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) qui semble faire régulièrement le point. On peut aussi consulter les sites de la compagnie Tepco, en charge des réacteurs, et de l'IAEA.