Dossier / Nucléaire : risques, déchets, accidents 1/ Introduction à la problématique des déchets nucléaires Le problème majeur de l'industrie nucléaire est la gestion des déchets produits par le processus de fission, source de l'énergie nucléaire. La particularité des déchets nucléaires réside dans leur radioactivité qui est difficile à confiner et est extrêmement nocive pour les êtres vivants (cancérigène, mutagène,...). Or pour perdre naturellement plus de 99 % de sa radioactivité initiale, un produit de fission peut mettre, selon la valeur de sa période*, entre 280 ans (strontium 90) et 240 000 ans (plutonium 239). Question d'éthique Hélas, dans l'état actuel des techniques, la génération de radioactivité par l'activité électronucléaire est plus rapide que son élimination. L'accumulation qui en découle pose donc fatalement le problème de ses modes de confinement et de ses lieux de stockage dont il faut assurer la fiabilité (séisme, dégradation) et la sécurité (terrorisme) à trés trés long terme. L'industrie nucléaire pose donc un problème plus éthique que technique : nous laissons aux nombreuses générations futures le soin d'éliminer ou de confiner cette radioactivité pour une énergie consommée par leurs ancêtres. Les trois voies de gestion envisagées B) la transmutation : c'est la voie la plus tentante et la plus rationnelle. Elle consiste à supprimer la radioactivité des éléments à longue période en les transformant en éléments non radioactifs ou à période courte. De l'alchimie en quelque sorte. Différentes techniques de transmutations sont possibles mais il sont soit peu sûrs, soit longs, soit coûteux. Le Rubbiatron* fait partie d'un de ces projets de transmutation. De plus en amont de la transmutation, la nécessaire séparation des différents produits de fission est une opération trés délicate ; C) le confinement de surface réversible : il s'agit
de la voie la plus sage puisqu'il s'agit en quelque sorte de surveiller
les contenants et de les changer lorsqu'ils deviennent "poreux".
Évidemment, cela nécessite de grands volumes de stockage.
C'est le mode de stockage actuellement répandu. 2/ Quelques chiffres pour se repérer Chacun d'entre nous (en France) produit environ 1 kg par an de déchets radioactifs contre 2 500 kg par an de déchets industriels, dont 100 kg de déchets chimiques. 95 % des déchets radioactifs sont générés par l'industrie électronucléaire. Volume annuel de déchets nucléaires en France : 25 000 m3 soit 10 piscines olympiques dont 200 m3 de radioéléments à longues périodes. ( La période des principaux produits de fission : une période = réduction d'activité de moitié, puis la moitié de ce qui reste la période suivante, etc..) Volume cumulé de déchets enrobés en France (radioéléments à vie courte essentiellement) : 170 000 m3 en 1982, 700 000 à 900 000 m3 en 2000. Combien y a t-il de centrales nucléaire en France ? 58 réacteurs en fonctionnement (répartis sur 20 sites) dont 34 réacteurs d'une puissance de 900 MW, 20 réacteurs de 1300 MW, et 4 réacteurs de 1450 MW. Combien y a t-il de réacteurs en fonctionnement dans le monde ? A fin 2004, 441 réacteurs nucléaires étaient en fonctionnement dans le monde. 25 en construction. Les 4 plus gros producteurs d'électricité "nucléaire" : Etats Unis 780TWh / an soit 20,3% de leur production d'électricité, France 416TWh / an soit 78%, Japon 314 TWh / an soit 34,5%, Allemagne 162 TWh / an soit 29,9% Accident : Radioactivité répandue dans la biosphère par l'accident de Tchernobyl : 4 800 TéraBecquerels soit l'équivalent de 90 bombes Hiroshima. Périodes des radio éléments
: Déchets nucléaires dans les océans
: 3/ Contamination nucléaire en Sibérie Le retraitement des combustibles usés est responsable de plus de 99% de la contamination de l'environnement de l'ex-Union soviétique. Avant propos : les 3 complexes en cause Guerre froide oblige, de vastes complexes d'armements nucléaires ont vu le jour aux Etats-Unis et en Union Soviétique. Pendant près de cinquante ans, de grandes quantités de déchets radioactifs y ont été produites. Si une partie de ces déchets a été entreposée dans des conditions d'une relative sûreté, des quantités significatives ont été relâchées dans l'environnement, lors d'événements accidentels aussi bien qu'au cours de rejets planifiés. Dans l'ex-Union soviétique le retraitement du combustible nucléaire issu des réacteurs militaires est la cause majeure de la contamination de l'environnement. Retraiter le combustible usé c'est mettre en oeuvre une série d'opérations mécaniques et chimiques pour séparer l'uranium et le plutonium des autres produits. Ces derniers incluent en particulier les déchets à haute radioactivité que constituent la plupart des produits de fission. Depuis l'effondrement de l'Union soviétique en décembre
1991, la Russie n'a pas totalement mis fin à ses procédures
de retraitement. Elle conserve ainsi en opération trois réacteurs
dits " duaux " parce qu'ils produisent à la fois de l'électricité
et des matériaux destinés à la production d'armes.
De plus, une partie des déchets issus des opérations de
retraitement est toujours rejetée dans l'environnement. En revanche,
aux Etats-Unis aucun réacteur de production ni aucune usine de
retraitement n'a fonctionné depuis 1988. Mayak (près de Tcheliabinsk) Tomsk-7 Krasnoyarsk-26 En Russie, les rejets ont été principalement
effectués par injection en profondeur dans le sous-sol (environ
1,5 milliard de curies), tandis qu'environ 120 millions de curies sont
dus aux rejets dans des lacs et des bassins sur chacun des sites de Tomsk-7
et Myak. Un événement a poussé la communauté
internationale à prendre conscience de la contamination radioactive
dans ce qui était encore l'Union soviétique: c'est l'accident
de la centrale ukrainienne de Tchernobyl, en 1986. Le complexe de Mayak est le premier réacteur de production nucléaire édifié en Union Soviétique. Situé à quelque 70 kilomètres au nord de Tcheliabinsk, il couvre une surface de l'ordre de 200 km2. Pendant quarante ans, divers événements ont eu des conséquences avérées sur les populations locales. Environ 500 000 personnes ont reçu une dose " élevée " de radiation et environ 18 000 ont dû être déplacées. Quels sont ces événements ? La contamination de la rivière Techa, des lacs artificiels
et de la région de Asanov Marsh, située en aval d'un réservoir,
est due au rejet direct de déchets hautement radioactifs dans la
rivière : ceux-ci se sont principalement déroulés
entre 1949 et 1952. Depuis 1967, le gouvernement national fait lentement combler ce lac. Des milliers de blocs de béton creux de 1 m de côté sont immergés pour piéger les dépôts boueux du fond du lac et les empêcher de s'accumuler sur les rives au fur et à mesure que celui-ci est comblé. Les blocs sont recouverts de tonnes de terre et de roche. Le 29 septembre 1957, un accident s'est produit dans un conteneur où étaient entreposées des solutions de produits radioactifs de fission (nitrate de sodium, acétate de sodium). Le conteneur était refroidi à l'eau par périodes. Ceci a finalement conduit à une surchauffe des sels de nitrate et d'acétate et à l'explosion du conteneur, causant la dispersion, par des vents soufflant à 25 km/h, d'à peu près 2 millions de curies dans l'atmosphère; le reste étant retombé à proximité immédiate du conteneur. A Mayak, divers projets ont été entrepris pour résoudre ces graves problèmes de gestion des déchets. La vitrification, c'est-à-dire la transformation des déchets nucléaires hautement radioactifs en verre stable à base de phosphate, est l'une des réalisations majeures des scientifiques de Mayak. A partir de 1967, plusieurs recherches et usines pilotent conduisent à la mise en service du premier four en céramique en 1986. En 1991, un second four remplace le premier. 25% des conteneurs de déchets de Mayak ont été vitrifié et entreposé, mais non géologiquement stockés. Les scientifiques russes étudient aujourd'hui divers procédés de stabilisation des déchets susceptibles d'offrir des durées de vie supérieures à la vitrification. Le site de Mayak est, parmi les trois sites russes de réacteurs de production et de retraitement, celui qui a, de loin, reçu la plus grande attention des médecins et épidémiologistes. Les conséquences sur les populations de Mayak Le nombre de leucémies a connu une augmentation significative dans la région de Mayak. Cette augmentation est directement liée aux rejets de déchets radioactifs dans la rivière Techa qui ont eu lieu entre 1949 et 1954. Cent vingt-quatre mille personnes vivant près de la rivière Techa ont été exposées à des radiations élevées et 28 100 d'entre elles, habitant le long de la rivière, ont reçu les plus hautes doses. Seulement 7 500 personnes ont été évacuées de vingt villages. Dans les forêts, les scientifiques ont observé
les dégâts causés sur les pins et les bouleaux qui
allaient jusqu'à dépérir complètement. Les
autorités locales ont interdit la chasse dans des " aires
spéciales ". Quant au bois, il n'était autorisé
à la coupe que dans certaines zones. Deuxième site de production et de retraitement de l'Union soviétique, construit vers le milieu des années 1950, Tomsk-7 est situé près de la petite ville de Seversk et de la grande ville de Tomsk, en Sibérie. Ces dépôts, avec ceux du lac Karachai à Mayak, sont considérés comme les sources de matière radioactive les plus importantes du monde dans des eaux superficielles. De plus, le site de Tomsk-7 a rejeté dans la rivière Tom jusqu'à 42 000 m3 par jour d'eau de refroidissement contaminée, provenant des réacteurs de production de plutonium. Cependant, la forme principale de gestion des déchets à Tomsk-7 s'avère être l'injection dans des puits. Cette technique consiste à déposer les déchets radioactifs dans des formations souterraines profondes (240 - 340m) pour les isoler de l'environnement immédiat. Elle a été employée à Tomsk-7 depuis 1963. Selon les déclarations officielles de Minatom, les déchets radioactifs disposés en sous-sol représentent une radioactivité de 1 milliard de curies (12). Des études à Tomsk-7 et Krasnoyarsk-26 ont été initiées afin de prédire les compositions chimiques et radiochimique de ces déchets, ainsi que les propriétés du milieu géologique dans lequel ils ont été placés. La mise en service de Krasnoyarsk-26, situé à 40 km de la ville de Krasnoyarsk, a commencé vers la fin des années 1950. Renommée par la suite Zhelenogorsk, Krasnoyarsk-26 a été construite en sous-sol. A l'instar des deux autres sites, la contamination de l'environnement à Krasnoyarsk-26 est la conséquence de dépôts dans des lacs et d'injection dans des puits souterrains profonds. Il y a quatre lacs à Krasnoyarsk-26, avec un contenu radioactif. Utilisés comme bassins de sédimentation, ils sont situés près de la rivière Yenisei. Pour minimiser les risques de débordement, un tuyau de drain siphonne l'eau en excès directement dans la rivière Yenisei. La surface totale contaminée par les opérations d'extraction et de traitement de l'uranium est estimée à 600 km2 Depuis 1963, comme à Tomsk, les déchets radioactifs
liquides ont également été injectés en sous-sol
dans les couches d'argile et de sable aquifère situées sous
Krasnoyarsk-26. Cette pratique se perpétue encore aujourd'hui. DON J. BRADLEY est chercheur au Pacific Northwest
National Laboratory, à Richland, Etat de Washington. 4/ La catastrophe de Tchernobyl En service depuis 1983. Le réacteur contient 1 681 tubes de force enfermant le combustible (soit 190 tonnes d’oxyde d’uranium enrichi) et un empilement de graphite comme modérateur, le tout refroidi par une circulation d’eau sous pression. Trois causes pour un accident : Un engrenage fatal Les rejets Environ 45% du césium rejeté par l’explosion
s’est déposé dans les Etats de l’ex-URSS. C’est
le Bélarus qui est le plus touché. Les dépôts
ne sont pas homogènes. Ils se répartissent çà
et là en «taches de léopard». Europe de l’Est : On possède moins d’informations
sur les dépôts de césium en Europe de l’Est
qu’en ex-URSS et en Europe de l’Ouest. Les eaux de rivière Les forêts Les produits agricoles Centrales nucléaires : Bientôt l'urgence de la déconstruction. Ultime étape de la vie d'une centrale nucléaire,
la déconstruction est un long processus, coûteux et risqué,
dont les spécialistes ne maîtrisent pas toute la complexité.
Le temps où le parc nucléaire vieillit et doit être
démantelé arrive. Passé 40 ans, les coûts d'entretien
et les mises aux normes de sécurité deviennent exorbitants.
Elles sont donc déconstruites, comme c'est le cas, actuellement,
pour neuf d'entre elles en France. En France, 80 % de l'électricité est d'origine
nucléaire. A part la Chine, qui a commandé 50 réacteurs
pour 2020, aucun autre pays au monde n'en est dépendant à
ce point et n'envisage de le rester. Aux Etats-Unis, aucun réacteur
n'a été construit depuis vingt ans. En Europe, l'Italie,
la Suède et l'Allemagne refusent toute reconstruction et s'apprêtent
à sortir du nucléaire. L'argumentation des pro-nucléaires : Pour en savoir plus sur le fonctionnement d'une centrale nucléaire : le site de la SFEN Nouveau projet d'importation de déchets Radioactif à Mayak Une région de l'Oural irradiée va importer
des déchets nucléaires Beaucoup d'argent. La perspective de voir arriver
à Mayak des monceaux de déchets nucléaires du monde
entier inquiète les écologistes de la région. Mais,
pour les autorités, nécessité fait loi. «C'est
vrai que, cinquante ans après les incidents, la situation est loin
d'être assainie», reconnaît Guenadi Podtesev, le vice-gouverneur
de la région de Tcheliabinsk chargé de l'environnement,
«mais si nous obtenons 25 % de l'argent gagné de cette manière
pour nous attaquer aux problèmes sociaux et écologiques
de la région, nous y sommes favorables. Nous voulons que les personnes
qui habitent à proximité puissent toucher des compensations
et nous avons lancé un programme pour réhabiliter un million
d'hectares de terres contaminées par le strontium. L’accident des conteneurs à Mayak de 1957 en détail (Ville de Kychtym) La "trace" nucléaire de l'explosion de
Kychtym s'étend sur trois cents kilomètres vers le nord-est,
Trente-trois ans plus tard, les Soviétiques lèvent à demi le voile sur l'un de leurs secrets les mieux gardés, la catastrophe nucléaire de Kychym qui fit de cette région la zone la plus polluée de la planète. 2 millions de curies (1) auraient été rejetés dans l'atmosphère le 29 septembre 1957, à 16 h 20, polluant la région de Kychtym, dans l'Oural, entre Sverdlovsk et Tcheliabinsk. Il s'agissait du premier centre soviétique de production de plutonium militaire édifié dès 1949, sous la conduite de l'académicien Igor Kourtchatov, et aucune information ne transpira en URSS ni à l'étranger (2). Le site contient des réacteurs plutonigènes pour fabriquer les charges nucléaires des missiles. Sur les six réacteurs, quatre viennent d'être fermés cette année. Le cinquième le sera courant octobre. Quant au dernier, il fonctionne encore. Selon deux chercheurs américains du Natural Resources Defense Council, Thomas Cochran et Robert Standish Noris, il n'y a pas que l'accident de 1957 à considérer. " Kychtym est l'endroit le plus contaminé de la planète ", disent-ils. Les rejets radioactifs provenant du centre nucléaire, déversés au cours des années dans les lacs et les rivières auraient atteint, selon eux, le chiffre record de 120 millions de curies. Il faudra attendre six cents ans, expliquent-ils, pour que le niveau de radioactivité redescende au taux encore dangereux de 120 curies. Encore aujourd'hui, affirment ces deux chercheurs, quelqu'un qui resterait sur le site à l'endroit le plus contaminé serait exposé à une dose de 500 rad/heure, suffisante pour tuer un homme en une heure seulement. Voici, en attendant, la version de Iosif Nekhamkin, entrecoupée de quelques commentaires (en italique) de Monique Séné, physicienne au CNRS et présidente du Groupement de scientifiques pour l'information sur l'énergie nucléaire. Fondée en 1946 dans l'Oural du Sud par Igor Kourtchatov, le physicien responsable du programme soviétique de la bombe H, la première ville atomique, Tchéliabinsk-40 ou "la quarante", est située à une centaine de kilomètres de Tchéliabinsk, au milieu de forêts et de lacs. Elle ne figure encore aujourd'hui sur aucune carte, bien que le site soit historique: c'est là que commença à fonctionner, en 1948, le premier réacteur destiné à fournir du plutonium. Ce qui permit, le 29 août 1949, de réaliser la première explosion nucléaire soviétique sur le polygone d'essais nucléaires de Sémipalatinsk. Le monopole atomique de l'Ouest avait pris fin; l'"équilibre de la terreur" commençait. Pour le traitement du combustible nucléaire et l'extraction du plutonium, une usine d'enrichissement avait été construite. Il fallait donc apprendre à maîtriser le maniement des déchets radioactifs. On en ignorait presque tout: de 1949 à 1952, on déversa dans un plan d'eau plusieurs millions de curies d'éléments radioactifs. Les responsables, ayant fini par soupçonner les dangers de cette pratique, décidèrent de stocker les déchets dans de grands réservoirs. M. Séné: Le retraitement des combustibles irradiés d'où l'on extrait le plutonium entraîne des déchets hautement radioactifs, appelés produits de fission et dégageant une chaleur intense. Ces déchets se présentent sous forme liquide et doivent être stockés et refroidis pendant de longues périodes dans des enceintes spéciales C'est ce type de déchets qui est brassé et refroidi en permanence dans d'immenses cuves dans l'usine de retraitement française de La Hague, à la pointe du Cotentin. A Kychtym, ces dépôts étaient constitués d'un ensemble de 60 réservoirs souterrains en acier inoxydable. Chaque réservoir d'un volume de 250 m3, était installé dans une sorte de fosse en béton aux parois de 60 cm d'épaisseur. La fosse de chaque réservoir était recouverte d'une dalle de 150 cm en béton d'un poids avoisinant les 160 t. Les réservoirs étaient refroidis en permanence grâce à une circulation d'eau à l'intérieur des fosses. La température à l'intérieur des cuves se situait autour de 300 à 350 degrés C. Plusieurs fois par jour, des équipes spécialisées vérifiaient la température et le niveau des solutions dans les réservoirs. Le 29 septembre 1957, dans cette boîte de béton, le refroidissement par eau s'était interrompu, provoquant l'échauffement de la matière stockée, puis son ébullition. Les solutions contenaient, entre autres, du nitrate d'ammonium, un puissant explosif. Au fur et à mesure que ce composé se concentrait et s'échauffait il se rapprochait d'un point critique qui finit par être atteint, ce qui se traduisit par une violente explosion équivalente à de 5 à 10 tonnes de TNT. L'explosion fracassa le réservoir et souffla. comme une plume son couvercle de béton, tandis que les parois de la fosse étaient rejetées à plusieurs centaines de mètres de là. Bien que cette explosion ne fût pas d'origine nucléaire mais chimique exothermique, elle rejeta à proximité du site 90 % des produits radioactifs que contenait le réservoir, tandis que les 10 % restants, soit 2 millions de curies, s'échappaient dans l'atmosphère. Le nuage monta à un kilomètre d'altitude. Un vent fort soufflait; le nuage se dirigea vers le nord-est, laissant au sol une trace radioactive tout en longueur. Les scientifiques appelèrent celle-ci "VOURS" (Vostochono-Ouralski Radioactivni Sled), c'est-à-dire "trace radioactive de l'Oural de l'Est". La trace s'étalait sur plus d'une centaine de kilomètres de long. M. Séné: Actuellement il y a encore dans le sol la moitié de la quantité initiale de radioactivité! Il est vrai que le strontium est facilement lessivable par les pluies, mais il n'a pas disparu pour autant; les nappes d'eau souterraines doivent en avoir récolté une bonne partie Par ailleurs, les Soviétiques peuvent se féliciter de ne pas avoir eu, comme à Tchernobyl, des retombées de césium 137, radioélément qui semble le plus tenace et qui pose les problèmes de contamination les plus importants. Pourquoi cette absence ? Les Soviétiques se servaient à l'époque du césium 137 pour fabriquer des sources radioactives destinées à l'industrie et l'extrayaient des combustibles irradiés au moment du retraitement Par un coup du sort, c'est également l'absence de césium 137 qui est indirectement responsable de l'explosion, puisque le nitrate d'ammonium, explosif présent dans les déchets, provient justement du processus d'extraction du césium! Jean-René Germain, Jacqueline Denis-Lempereur
et Iosif Nekhamkin (enquête à Kychtym) Essais nucléaires au Kazakhstan Depuis sa découverte de l'arme nucléaire,
l'Union Soviétique a procédé à 714 essais,
dont 467 au Kazakhstan depuis 1949 : La guerre froide a conduit les états unis
à produire de grandes quantités de déchets nucléaires,
aujourd’hui entreposé dans des conditions de relative sûreté.
Depuis 1988, aucune usine de retraitement ou de réacteur de production
n’est en activité. Néanmoins, des zones contaminées
persistent dans ces sites. Hanford dans l’état de Washington Savannah river en Georgie Oak Ridge dans le Tennessee Aujourd’hui, le département de l’énergie des états unis (DOE) partage depuis 6 ans avec les russes les ressources permettant la réhabilitation de l’environnement et la gestion des déchets.
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