[News] Vidéo: une centrale nucléaire peut-elle exploser comme une bombe atomique ?

[Adrien]

Au cœur d’une centrale nucléaire, c’est l’énergie de l’atome qui est libérée, comme dans une bombe atomique. Cependant, il existe des différences d’ordre technologique telles qu’il est absolument impossible qu’une centrale explose comme une bombe. Le problème avec une centrale nucléaire est la production de matériaux radioactifs ayant des conséquences dramatiques sur les organismes vivants. Dans une centrale, ces matériaux sont confinés dans « l’enceinte de confi...

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[StarDreamer]

Pas d'accord.
Une explosion nucléaire peut avoir lieu lorsque la masse critique est atteinte, sans utiliser les artefacts des bombes que sont les explosifs de compression et les accélérateurs de neutron.

C'est en ce sens que je n'aime pas l'usage du mot "fusion" dans les médias, qui amalgame les risques majeurs de perte de contrôle d'un réacteur par fonte de ses barres de contrôle (le mot fusion décrit ici la fusion de ces barres qui ne servent alors plus). En utilisant ce mot, les médias suscitent la peur car le mot fusion abreuve les esprits avec l'idée d'une explosion par fusion nucléaire (bombe H), totalement impossible dans un réacteur nucléaire.

Par contre, le grand risque est que le coeur continue à s'échauffer sans cesse, faute de refroidissement et surtout de ralentissement des neutrons par les barres de contrôle (modérateurs de neutron). L'urgence actuelle, quand on parle de refroidir les réacteurs japonais, est donc de refroidir les systèmes de contrôle (barres de contrôle) pour ralentir les neutrons et stopper la fission des atomes dans le coeur (on n'arrête pas une fission avec de l'eau).
Si les procédures échouent, c'est le risque que le processus de fission s'emballe. Ce processus n'entraînera pas d'explosion nucléaire, mais l'énergie libérée va chauffer toujours plus le coeur du réacteur. Et là arrive la catastrophe majeure, niveau 7 comme à Tchernobyl, où le coeur est tellement chauffé que le combustible se met à fondre pour se regrouper au fond du réacteur.
Plusieurs risques :
- que le dihydrogene libéré par la réaction n'explose et expulse du matériau nucléaire, contaminant fortement la région alentour - le moindre mal.
- que le coeur chauffe tellement qu'il commence à fondre la cuve du réacteur et la roche sous lui. Par gravité, le magma de combustible s'enfoncerait alors jusqu'aux nappes phréatiques, libérant d'immenses nuages de vapeur radioactives et polluant toutes les eaux du sous-sol pour un temps indéterminé - le fameux syndrome chinois, aux conséquences incalculables.
- et enfin, que le magma de combustible soit si concentré, surtout si le dernier chargement de combustible a eu lieu récemment, et que la masse critique soit atteinte (dépend du combustible, pire avec du NOX). En ce cas, une augmentation exponentielle du processus de fission amènerait à une explosion nucléaire par fission (bombe A).

Cette dernière option nécessite son lot de malchances pour en arriver là, mais c'est possible, et c'est le risque majeur.
Pour un japon traumatisé par déjà 2 bombes nucléaires, ce serait psychologiquement très dur à supporter.
Sans compter les morts causés par l'explosion elle-même (mais la région étant évacuée, se serait bien peu).
Beaucoup de retombées radioactives suite à l'explosion, occasionnant de graves problèmes de santé sur l'archipel.
Mais, au final, des conséquences sûrement plus faibles qu'un syndrome chinois.

D'après des infos que j'ai pu lire sur Tchernobyl, les soviétiques, à l'époque, avaient envisagé de lacher une bombe H sur le site nucléaire si le coeur arrivait à un point de fusion tel qu'un syndrome chinois puisse apparaître. "Nettoyer" la zone à coup de bombe (et répandre la matière nucléaire du réacteur avant qu'elle n'entame son voyage dans les entrailles de la terre) semblait moins "grave" (zones stériles à des dizaines de kms autour de l'explosion) que prendre le risque de polluer tous les aquifères de l'union soviétique (amplitude des zones non mesurées).

Voici ma petite pierre à l'édifice.
(je précise que je ne suis pas anti-nucléaire, mais que toute info sur le sujet est importante).

EDIT: par rapport à l'article : c'est bien beau de dire que l'U235 n'est pas fissile, mais le combustible est justement enrichi en U238 pour permettre la réaction de fission (un réacteur nucléaire n'est qu'une bombe au ralenti). Et c'est encore pire pour le NOX qui est un mélange avec du plutonium (militaire, dont on ne sait plus quoi faire du stock).

[dcqmat]

Merci pour ton explication StarDreamer, très intéressant

[Xanavi]

Merci pour les précisions. Il est vrai que ce que véhicule la presse général est souvent faussé est mal dit quand ils entre dans le domaine scientifique. Mais j'ai eu des doutes quand à ce qu'ils disaient et je me suis souvenu d'une émission c'est pas sorcier qui parlais de nucléaire. On prend un peu plus de recule sur la situation.

[StarDreamer]

Il faut préciser que pour en arriver à une explosion nucléaire, il faut vraiment atteindre le comble de la malchance.

Le problème, c'est le manque d'informations au sujet des coeurs des réacteurs.
Et ce n'est pas une opacité politique, mais le fait que personne ne puisse aller dans les coeurs vérifier ce qu'il se passe.
Donc, on ne sait pas où en est la réaction.

Je souhaite donc de tout coeur que les japonais arrivent enfin à ralentir la fission et stopper les réacteurs.
(pour Tchernobyl, le drame avait été causé par une série de stupidités humaines, et la technologie était très différente).

[Jayxee]

Il faut préciser que pour en arriver à une explosion nucléaire, il faut vraiment atteindre le comble de la malchance.

Le problème, c'est le manque d'informations au sujet des coeurs des réacteurs.
Et ce n'est pas une opacité politique, mais le fait que personne ne puisse aller dans les coeurs vérifier ce qu'il se passe.
Donc, on ne sait pas où en est la réaction.

Je souhaite donc de tout coeur que les japonais arrivent enfin à ralentir la fission et stopper les réacteurs.
(pour Tchernobyl, le drame avait été causé par une série de stupidités humaines, et la technologie était très différente).

Un petit point à éclaircir je pense :
La fission en tant que fission des atomes d'uranium par bombardement neutronique (la réaction utilisée en fonctionnement), est elle bien arrêtée. A la chute des grappes, c'est une affaire de secondes pour qu'elle se stoppe par manque de neutron. A noter qu'après fonte du réacteur, il est aussi très peut probable quelle reparte car il faut un modérateur pour transformer les neutrons rapides en neutron thermiques... si le cœur fond en un magma, il ne renfermera plus assez d'eau pour permettre cette réaction.
Ce qui produit la chaleur après l'arrêt du réacteur et qui pose autant de problème, c'est que le bombardement neutronique et la fission crée énormément de noyaux instables, qui se décomposent sur des périodes plus ou moins longues en dégageant de la chaleur pour atteindre des état stables... en soit c'est une réaction nucléaire, mais celle ci ne va qu'en décroissant a partir du moment ou la réaction en chaine avec bombardement neutronique est arrêtée.

[StarDreamer]

Effectivement Jayxee, après de plus amples renseignements, il apparaît que ce sont les produits de fission qui sont source de chaleur après l'arrêt de la fission de l'uranium (le fameux "il faut refroidir un réacteur à l'arrêt").
Et il est bien de bien préciser que s'il y a réaction nucléaire, il n'y a pas nécessairement explosion nucléaire.
(toute précision est importante dès que le mot "atome" ou "nucléaire" est mis dans un propos).

Par contre, j'ai pu voir que les réacteurs japonais ne sont pas du tout comme les réacteurs français.
Les japonais sont en eau bouillante et pas pressurisée, ce qui fait qu'ils ont moins "d'étapes" d'échange thermique et que les fuites d'eau radioactives issues du coeur sont très "faciles".
De même, les barres de contrôle ne descendent pas mais remontent depuis le fond de la cuve. Elles ne fonctionnent donc pas par gravité, et il faut espérer que le seisme n'a pas empêché les vérins de pouvoir les remonter. Sinon, on peut avoir droit au magma de MOX et si la cuve est circulaire, concentration des matières fissiles. Surtout le plutonium.

Comme il y a du plutonium dans le combustible (MOX - mélange PU/U), toute explosion du coeur (nucléaire ou pas) serait calamiteuse car 1g de plutonium peut tuer à coup sûr des dizaines de milliers de personnes.

Ca va relancer un sérieux débat sur le nucléaire, tout ça...

[Raoul44bis]

Merci pour cet article et merci, a Stardreamer, mais y 'a t il un article qui parle de la procédure pour ARRETER une fission nucléaire. Je m'explique, beaucoup de ragot concernant le faite que l'on ne peut arreter une fission, si on le peut, combien de temps faut il pour une centrale moyenne ? Combien de "carburant" est utilisé (en kilo svp), et combien de temps avant sa consommation finale ? Que deviennent les vieilles centrales et comment et QUAND (le jour de l'arret, 10 ans apres, 15, 10000 ?) les décontaminer ?

Bref beaucoup de questions !

[buck]

Bonne idee que ce fil.
SD: est ce que tout le plutonium est directement fissible comme l'est le U238 ou il y a un taux comme entre U235 et U238. L'enrichissement en uranium n'est que de quelques pour cent ce qui fait que l'atteinte de masse critique n'est pas atteignable dans un reacteur nucleaire (si dimensionne correctement) Par contre avec le MOX je n'en ai aucune idee ...
Autre chose: il y a des reacteurs naturels (Oklo et non pas au niger comem j'ai dis hier) ce n'est pas pour autant que ca explose ;)

Raoult: certains reacteur de recherche (a grenoble par exemple sur le site du cea) ont ete demantele mais une 30aine d'annee apres la fin de leur utilisation. On change les materiaux fissbles regulierement (en centrale par un tiers tous els 18 mois si je me souvient bien) et c'est retraite a la hague ou les materiaux ultime sont vitrifies et stocke, ce qui peut etre reutilise l'est et repasse en centrifugeuse pour reenrichir l'uranium)
Pour arreter une fission il faut un element moderateur qui absorbe le surplus de neutrons generés par la desintegration de l'uranium

[Raoul44bis]

Un element modérateur : http://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A9r ... %A9aire%29 c'est bon j'ai trouvé. Merci, et on en a "désactivé" combien des centrales en France car j'ai ouï dire qu'on a un parc qui s'use et que certain réacteurs ont dépassé la garantie.

Perso ca ne me rassure pas du tout, toutes ces histoires de nucléaire... Je préférais avoir une éolienne dans mon jardin...

[Jayxee]

Petite correction : pour arrêter la réaction il faut un absorbant neutronique (comme le bore ou le gadolinium)
Le modérateur est ce qui permet de ralentir les neutron rapides pour les transformer en neutron thermique et permettre la réaction de fission de l'uranium (Eau, Graphite...)

[buck]

merci pour les corrections ;)

[bongo1981]

EDIT: par rapport à l'article : c'est bien beau de dire que l'U235 n'est pas fissile, mais le combustible est justement enrichi en U238 pour permettre la réaction de fission (un réacteur nucléaire n'est qu'une bombe au ralenti). Et c'est encore pire pour le NOX qui est un mélange avec du plutonium (militaire, dont on ne sait plus quoi faire du stock).

Je rebondis sur l'edit.

L'U235 est bien fissile (c'est ce qui est dit dans la petite vidéo), et quand on parle d'enrichissement on parle bien d'enrichir en U235 (taux naturel 0.7% contre 99.3% pour l'U238).
L'U238 est non fissile, il est utilisé dans l'uranium appauvri pour fabriquer des obus anti chars, et pour les surgénérateurs (en absorbant un neutron, l'U238 devien le Pu239).

[StarDreamer]

@Bongo: effectivement, j'ai confondu U235 et U238, ayant répondu rapidement à cette news.
Mais, l'un ou l'autre, cela veut dire qu'il y a de la matière fissile dans un réacteur nucléaire.

@Buck: dans le MOX, il me semble qu'il y a entre 5 et 10% de plutonium. Et comme ce PU est généralement d'origine militaire, je pense qu'il est entièrement fissible (en fait, je ne sais même pas s'il y a du PU non fissible... je ne me suis jamais posé la question avant, vu que je ne suis pas accroc au sujet).

@Raoul: Pour la quantité de matériau combustible dans un réacteur, je ne sais pas, mais ça doit être de quelques centaines de kilos, voire plusieurs tonnes. Car, dans les piscines, on suspend des centaines de barres de combustibles, ce qui doit faire du monde au final.

[bongo1981]

@Bongo: effectivement, j'ai confondu U235 et U238, ayant répondu rapidement à cette news.
Mais, l'un ou l'autre, cela veut dire qu'il y a de la matière fissile dans un réacteur nucléaire.

Oui, c'est pour ça que l'on fait de l'enrichissement en matière fissile, avant de pouvoir l'utiliser dans une centrale. Sauf qu'à la différence d'une bombe, on fait en sorte qu'un noyau "fissionné" n'émet qu'un seul neutron en moyenne permettant de "fissionner" un autre noyau, alors que dans une bombe, les 3 neutrons permettent de fissionner 3 noyaux entraînant une réaction en chaîne.
Dans les deux cas, la concentration en matière fissile est différente.

[cisou9]

mais le combustible est justement enrichi en U238

Effectivement c'est en U235.

[Asohan]

Désolé de mettre mon petit grain de sel dans la sauce, mais je suis là pour contredire la fait qu'une centrale nucléaire peut exploser de manière atomique.

Avant toute chose, je tiens à dire que je suis d'accord avec 99,99% des choses que vous avez dites, et c'est vraiment agréable de voir les gens discuter d'un problème de technologie moderne, merci.

Le seul point de détail avec lequel je ne suis pas d'accord c'est le fait que la fonte du réacteur entraine le dépassement de la masse critique de par la forte concentration en U235. Le structure géométrique du réacteur ne permet jamais d'atteindre une pression et une température suffisante pour un explosion nucléaire.

La masse critique c'est quelque chose de virtuelle. Ce n'est pas la masse d'uranium. C'est la densité d'énergie disponible pour la réaction en chaine, et non pas la densité d'énergie brute. C'est d'ailleurs le problème qu'avait expérimenté Oppenheimer lors de la conception des premières bombes. L'ajout d'explosifs puissants tel le RDX (explosif des missiles) autour d'uranium enrichi au delà de 90% en 235, ou bien de plutonium enrichi de la même façon avec du 239 est crucial pour amorcer la réaction.

Et c'est même pire que ça : il faut que l'onde de choc dans l'amorce soit de forme harmonique pour amplifier l'effet de "souffle" car si ce n'est pas le cas, les ondes de compressions peuvent devenir destructives au lieu de constructives.

L'idéal est d'avoir un petit cœur sphérique enrobé d'une bulle d'explosif. Ça n'en n'a pas l'air, mais c'est assez difficile de faire une bombe atomique qui marche Et croyez moi, ces conditions sont impossible à trouver dans un réacteur nucléaire, même si il est très vieux. En revanche, le principal risque, c'est d'obtenir une réaction en chaine qui fasse monter la température à plus de 5000° Celsius, car dans ce cas, le "magma" radioactif va percer le mur d'enceinte et la forte température/pression de ce mélange ca contaminer les eaux et l'air de manière catastrophique pour l'environnement. C'est ce qui s'est passé à Tchernobyl. Sauf que là les barre de combustible en zirconium ont hydrolysé l'eau et l'hydrogène ainsi formé a explosé le bouchon (mur de protection) du réacteur en projetant les barres extrêmement radioactives à plus de 1 km.

Bilan de l'histoire : pas d'explosion nucléaire (heureusement) mais de toute façon est-ce la pire chose qui puisse arriver ? Je crois que les descendant d'Hiroshima s'en sont mordu les doigt des années après. Il vaut peut être mieux mourir instantanément dans une explosion que de se vider de son sang par tout les pores de la peau après avoir endurer un cancer généralisé ...

[buck]

merci a toi de ce complement d'informations ;)

[Ion]

2 kg de combustible par crayons, 264 crayons par assemblage... 528 kg chaque.

Nombre d'assemblage (source IRSN) et masse de combustible par réacteur

N°1 : 292 : 150 t
N°2 : 587 : 310 t
N°3 : 514 : 271 t dont 19 t de dioxyde de plutonium (PuO2) si tout les assemblages sont du combustible de type mox.
N°4 : 1500 : 792 t

Piscine de désactivation : 3 273 t

Si l'explosion chimique du réacteur 3 a envoyé des particules de PuO2 dans l'atmosphère et qu'elles ont été respirées ça serai grave. Or les piscines de stockage autour du réacteur 3 ont été soumises à deux explosions, et les assemblages dedans sont toujours à l'air libre : si l'explosion a pu souffler le toit en béton armé, je ne vous dis pas ce que ça a pu faire aux assemblages. Inhaler 0,0004 g est létal dans la moitié des cas après 3 ans (test sur babouin & chien, source IRSN).
Paris-wise.org indique dans un rapport sur le transport de PuO2 en poudre que la dose létale sur l'homme est de 0,00004 g.
La mesure de la radioactivité seule est insuffisante : encore faut-il savoir quel est l'élément qui crache.
J'espère que les assemblages sont intacts.

Ceci, juste pour le (PuO2), sont aussi présent les oxydes d'uranium, le césium... Faudrait pas que le vent tourne.

[Asohan]

Petit ajout pour StarDreamer :

Effectivement, et c'est malheureux : il y a une opacité politique énorme en France ... Mais pas pour les réacteur nucléaire Je travaille à Nantes à Subatech, et crois moi, en ce moment ils sont en train de perfectionner les nouveau style de réacteur dit "EPR", et ils savent précisément ce qu'il s'y passe avec des simulations colossales. On simule tout : les murs, leur composition chimique, comment le ciment est modifié avec le temps, ...etc. Et ensuite c'est mis en pratique avec des tests grandeur nature. Du coup, on sait exactement qui fait quoi. Le seul problème avec tout ça : c'est l'homme.

[Asohan]

Merci à toi Ion pour ces précisons. C'est encore pire que ce que je pensais
J'espère que l'ONU va agir vite d'un point de vue pratique, et que l'OMS va envoyer un max de médicaments.

PS : rien ne sert d'acheter des pilules d'iode comme des carambar : ça protège uniquement des gaz radioactifs des retombées nucléaire proches. Donc chez nous : c'est inutile.

[Ion]

Les crayons de combustible sont un peu comme de vrai crayons : une mine au centre et l'enveloppe autour. (D'ailleur de tels crayons me servent en ce moment même à rédiger ce commentaire, en me fournissant de l'électricité. D'après mes calculs, chacun consomme 100 à 200 g de cette 'mine' radioactive par an.)
Cette enveloppe est du zircaloy. Cet alliage de zirconium réagit avec l'oxygène de l'air et l'eau, s'oxyde lentement et des couches entière de l'enveloppe partent.
Surchauffé, il réagit avec l'eau. il se produit un dégagement de dihydrogène, et ce gaz, avant d'exploser, fragilise carrément le zircaloy.
Au cours de toutes les péripétie de cette semaine, les crayons des assemblages, dans les piscines vides, ont très bien pu s'abimer très fortement. Au point même, mais je m'avance un peu trop, qu'il pourrait être nécessaire de tout sceller sur place : il faudrait balancer watmille de sable, de plomb et de bore. Puis créer une structure pour tenir tout ça, qui en plus devra supporter les tsunami et les tremblements de terre.
Peut-être qu'on en profitera pour rénover le sarcophage ukrainien.

[StarDreamer]

Merci à tous pour les précisions, surtout à Asohan, car j'étais convaincu qu'une masse critique suffisante (=très importante) pouvait déclencher une explosion nucléaire sans l'aide d'ondes de compression, ayant lu de la littérature sur le sujet.

Je n'ai pas trop pu suivre l'actualité en ce moment, et je ne sais pas trop où ils en sont avec les réacteurs japonais, mais pour moi le gros problème de leur technologie est d'utiliser l'eau de mer pour le refroidissement et donc de construire les centrales sur le littoral, ce qui est aberrant avec les risques de tsunami sur cet archipel (et les faits l'ont montré).
Je me demande si le problème du refroidissement des réacteurs vient plus de pannes du système (électricité, moteurs, pompes, diesels) ou si le tsunami n'a pas simplement bouché les crépines d'aspiration avec les boues amenées par les vagues ?
Parce que, pour refroidir de tels réacteurs, il doit falloir engouffrer des tonnes d'eau chaque seconde (et cela me fait rire amèrement lorsque je vois des largages d'eau par hélicoptère de "seulement" quelques milliers de litres par heure).

Je vais aller lire les news pour voir où en est la centrale ...

[buck]

Ils n'ont pas forcement trop le choix, au Japon c'est bord de mer ou bord de mer, les montagnes empechent de construire des centrales , t'imagine un eboulement de terrain suite a un tremblement de terre?
Ensuite hormis le soucis tsunami en quoi l'eau de mer ne serait pas bonne pour le refroidissement ? On est au contraire moins soumis (relativement s'entend) aux soucis de differentiel entre eux du dernier circuit et eau de relargage (et on n'utilise pas l'eau de mer en circuit primaire ou meme secondaire)

[Asohan]

Au contraire, la Japon a vraiment de la chance de pouvoir utiliser souvent l'eau de mer ! Déjà d'une part car sont point d'ébullition est plus haut que celui de l'eau "normale", et donc même si sont pouvoir caloriporteur est moindre, ça évite la propagation rapide des produit radioactifs par la vapeur. En plus ils ont accès à beaucoup d'eau pour éteindre les feu au cas où (petite blague avec le tsunami ... OK je sors --> [])

Et puis comme vous dites, les circuit primaire et secondaire ne sont jamais de l'eau de mer. Enfin on devrait peut être plus appeler ça un circuit maintenant vu qu'ils sont ouvert mais bon ...

Mais surtout ce qui est encore mieux, c'est la composition chimique de l'eau de mer. Si ils décidaient de noyer toute la centrale dans l'eau de mer, cela aurait de très grave répercutions écologiques bien sur, mais d'un autre coté, ils pèchent leur poisson très loin en mer, par delà la fosse des Mariannes, donc leur nourriture au moins ne serait pas trop touchée.
La forte teneur de l'eau de mer en ions chlore et potassium, qui ont tendance à fixer les ions Actinides (U, Pu, ...) ainsi que la barrière géologique de la Fosse des M. pourrait être la meilleure solution pour eux ... J'espère en tout cas qu'il vont agir vite.