Accident de criticité - Définition

Introduction

Flash bleu provoqué par un rayonnement ionisant, similaire à celui observé lors d'un accident de criticité.

Un accident de criticité désigne un accident nucléaire provoqué par une réaction nucléaire en chaîne involontaire et incontrôlée dans un combustible nucléaire fissile comme l'uranium ou le plutonium.

Il est à noter qu'aucun accident de criticité n'a eu lieu en France.

Mécanisme

L’accident de criticité peut être défini comme étant une libération fortuite d’énergie survenant à la suite d’une réaction en chaîne de fissions. Une telle situation peut se produire dans une installation lorsque la quantité de matière fissile présente est supérieure à la masse critique qui dépend de la géométrie et des propriétés physico-chimiques du milieu considéré. L’excursion de puissance est accompagnée de l’émission intense de rayonnements neutrons et gamma ainsi que du relâchement de produits de fission. La criticité d’un milieu est caractérisée par son coefficient de multiplication effectif, keff , qui traduit un bilan neutronique entre les productions de neutrons par fissions et les pertes par absorptions et par fuites. Selon que le keff est supérieur, égal ou inférieur à 1, le système est dit sur-critique, critique ou souscritique. Afin de caractériser les écarts par rapport à une situation critique, la notion de réactivité ρ est souvent introduite. Par définition, est une valeur sans unité s’exprimant de façon conventionnelle en pcm (pour cent mille). Une unité plus physique et plus représentative de la réactivité est souvent utilisée : il s’agit du dollar qui correspond à la proportion β de neutrons émis de façon retardée. Cette unité permet d’identifier, selon que ρ est inférieure ou supérieure à β, la nature des neutrons qui « piloteront » la dynamique d’un accident de criticité.

Causes d'un tel accident

Un accident de criticité peut être lié à une erreur humaine ou une défaillance d'un équipement durant laquelle un paramètre dépasse son seuil critique. Cet état peut être atteint par un non-respect de procédure (utilisation d'un conteneur de trop grand diamètre pour une solution concentrée de plutonium) ou de manipulation (transfert d'une solution concentrée dans un équipement de géométrie quelconque). Il peut aussi résulter d'une perte de géométrie (rupture de confinement) ou d'une agression externe (séisme, inondation).

Conséquences

L'accident peut être mortel pour les personnes à proximité du siège de l'accident ; elles développent généralement le syndrome d'irradiation aiguë (maladie des rayons) dans les heures suivantes. Dans les cas de manipulation manuelle, l'opérateur est généralement exposé à un équivalent de dose de plusieurs dizaines de sieverts et décède en quelque jours. On notera qu'un accident de criticité ne peut pas produire d'explosion nucléaire.

Une telle réaction, qui se déclenche brutalement dès que les conditions propices sont réunies, peut causer une irradiation grave, voire létale, des personnes se trouvant à proximité de l'équipement concerné, et conduire à une émission limitée de gaz radioactifs. Cependant, dans les configurations typiques des installations du cycle du combustible, elle n'induit pas de dégagement important d'énergie et, en tout état de cause, ne présente pas de caractère explosif.