Il y a 35 ans, le cœur de la centrale nucléaire de Tchernobyl est entré en fusion. Depuis le 6 mai 2019, HBO (OCS en France) diffuse la série Chernobyl, qui retrace les circonstances de cet accident historique. Au printemps 2021, la série regagne en popularité en France grâce à une nouvelle diffusion en linéaire par M6. Son ambition est également de montrer les conséquences concrètes de l’incident sur la vie de nombreuses personnes.
Les spectateurs et spectatrices de la série se sont probablement posés la même question devant leur petit écran : l’accident nucléaire le plus marquant du 20e siècle pourrait-il se reproduire ? Une telle catastrophe pourrait-elle arriver aujourd’hui en France ? Cela semble très peu probable. L’explication réside dans le fonctionnement des réacteurs exploités aujourd’hui, différent de celui qui a explosé à Tchernobyl.
Dans la nuit du 25 au 26 avril 1986, c’est le réacteur numéro 4 de la centrale Lénine, installée à Prypiat en République socialiste soviétique d’Ukraine, qui explose. Il s’agit d’un réacteur RBMK, dont le nom signifie « réacteur de grande puissance à tube de force ». Il a été conçu par l’URSS dans les années 1960, rappelle l’Institut de radioprotection et de sureté nucléaire (IRSN). Le réacteur avait été mis en service trois ans avant son explosion.
Comment fonctionne un réacteur RBMK ?
L’IRSN explique qu’il s’agit de « réacteurs à neutrons thermiques utilisant le graphite comme modérateur et l’eau légère bouillante comme fluide caloporteur ». Voilà ce que cela signifie :
- Le réacteur fonctionne avec des neutrons, qui sont émis lors d’une fission, c’est-à-dire lorsqu’un noyau atomique lourd (d’uranium, de plutonium) éclate en deux parties. La fission produit des neutrons rapides qui doivent être ralentis pour devenir des neutrons lents (ou neutrons thermiques). C’est « la base de la production d’énergie nucléaire », explique l’Autorité de sureté nucléaire (ASN).
- Le graphite est un minéral lié au carbone. Il peut être naturel ou artificiel et est connu pour sa capacité à conduire l’électricité. Il joue un rôle de modérateur, c’est-à-dire qu’il est chargé de ralentir la vitesse des neutrons. Dans la série Chernobyl, le graphite joue un rôle important, car c’est en voyant des morceaux de ce minéral éparpillés sur le toit de la centrale que les personnages comprennent la gravité de l’affaire.
- L’eau légère bouillante fait référence à l’eau telle que nous la connaissons, sous sa forme H2O. On la désigne ainsi par opposition à l’eau lourde, dont les atomes d’hydrogène sont des isotopes (leur nombre de neutron diffère). Cette eau fait office de caloporteur : elle « circule dans le cœur du réacteur nucléaire pour évacuer la chaleur », explique l’ASN. C’est ce fluide qui fait l’intermédiaire entre l’énergie provoquée par la fission et les éléments qui produisent l’électricité.
- Il faut ajouter à cela l’élément combustible, qui est un oxyde de l’uranium (métal lourd radioactif, noté U).
Comment tout cela est-il organisé ? « Chaque assemblage combustible est contenu dans un ‘tube de force’ à l’intérieur duquel circule le fluide de refroidissement », explique Michel Chouha, expert à l’IRSN, dans un article sur The Conversation. Ces 1 700 tubes sont positionnés à la verticale, entourés par le graphite. Le système est enfermé dans une structure de confinement, qui doit servir de protection contre les radiations. Le combustible est chargé au dessus du réacteur. Pour contrôler le réacteur, des barres de contrôles capables d’absorber des neutrons sont installées dans le cœur.
11 réacteurs RBMK fonctionnent toujours
Lorsque l’accident s’est produit à Tchernobyl, il y avait 16 réacteurs RBMK en fonctionnement dans le monde. 11 d’entre eux étaient en Russie, 4 se trouvaient en Ukraine (tous dans la centrale Lénine), et un était en Lituanie. Tous les réacteurs de la centrale de Tchernobyl ont été mis à l’arrêt. Aujourd’hui, il reste 11 réacteurs RBMK en service en Russie. D’après l’IRSN, le pays souhaite continuer de les exploiter encore quelques décennies, au-delà de leur durée de vie initialement prévue. Si cela a lieu, le dernier réacteur RBMK pourrait être arrêté en 2035.
En France, les réacteurs nucléaires en exploitation sont au nombre de 58. Aucun n’est un réacteur RBMK. Tous sont équipés de réacteurs à eau sous pression (REP), « de génération II ». Dans ces réacteurs, le combustible est l’uranium enrichi et l’eau sert à la fois de modérateur et de caloporteur. Comme le nom du réacteur l’indique, elle est sous pression pour rester liquide.
L’autre réacteur est un EPR (« European Pressurized Reactor » ou réacteur pressurisé européen) : sa conception a tenu compte des incidents survenus à Tchernobyl et Three Mile Island aux États-Unis (1979), pour tenter de réduire encore le risque qu’un incident de fusion du cœur se produise. Les EPR fonctionnent de la même façon que les REP, mais de façon plus sécurisée en intégrant par exemple une double paroi protectrice en béton pour confiner le réacteur (en cas d’incident d’origine interne ou externe, comme une chute d’avion). L’EPR français n’est pas encore en exploitation.
Trois failles qui expliquent l’accident
Plusieurs failles ont été identifiées dans les réacteurs RBMK.
- La première est ce qu’on appelle « le coefficient positif de température » : cet effet peut être provoqué lorsque la puissance ou la température du cœur est augmentée. Cette « perturbation initiale » risque de déclencher une réaction en chaine (qui augmente la température et la puissance du cœur) qui rend le réacteur de plus en plus difficile à contrôler. « Dans les réacteurs à eau sous pression, qui constituent le parc français, le coefficient de température est, par conception, négatif, ce qui lui confère un effet stabilisant », indique l’IRSN.
- Un autre problème constaté sur les réacteurs RBMK concerne le système d’arrêt d’urgence. La série Chernobyl montre bien les limites de ce système. Ce sont les barres absorbantes de neutrons qui jouent ce rôle : elles sont censés apaiser la réaction en chaîne lorsqu’on les insère dans le cœur. Or, il faut trop de temps pour insérer ces barres. Surtout, elles étaient mal conçues : au début de l’insertion, elles augmentaient la puissance au lieu de la réduire comme prévu. Après l’incident, des mesures ont été prises pour modifier ces barres et en installer davantage dans les réacteurs RBKM.
- Dernier défaut : aucune enceinte de confinement, comme celle que l’on trouve autour des réacteurs REP, n’était prévue sur les réacteurs RBMK. Ces derniers sont entourés de plusieurs compartiments qui peuvent permettre de gérer des incidents se produisant dans chacune de ces zones. Lors de l’accident de la centrale de Tchernobyl, le système ne pouvait faire face qu’à la rupture d’un seul tube, et non plusieurs ruptures en même temps.
Les réacteurs à eau sous pression ne sont évidement pas immunisés contre les accidents — aucune machine ne l’est. Même si un accident de fusion du cœur est un risque faible, le risque que l’enceinte de confinement ne soit plus étanche et que des produits radioactifs soient relâchés existe. Cette défaillance du système de confinement a été prise en compte dans la conception de l’EPR. Greenpeace, militant historique anti-nucléaire continue pourtant de le décrire comme le « plus dangereux au monde ».
Quel que soit le danger réel, l’incident de Tchernobyl a cristallisé une crainte autour du nucléaire que les progrès scientifiques n’ont pas réussi à endiguer et qui ne s’arrêtera pas de sitôt.
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