Port du Havre : un cargo de déchets nucléaires bloque par Greenpeace

Messages

• 1. Nucléaire...précisions, de la part du mouvement écologiste en faveur de l’énergie de fusion nucléaire..., 2 décembre 2005, 22:53

  "Le « débat national sur les énergies », grande cause nationale qui nous engage pour les décennies à venir, s’achève dans un silence assourdissant. Nicole Fontaine, ministre déléguée à l’Industrie, a présenté le bilan de cette opération lors du conseil des ministres du 18 juin dernier. Au-delà du consensus mou autour d’une politique « de maîtrise et d’efficacité énergétiques », d’une « diminution des émissions de gaz à effet de serre » et autre « développement des énergies renouvelables en encourageant les efforts de recherche », le problème de la production d’électricité reste entier, car il est bien évident que nos besoins ne pourront en aucun cas être couverts par les énergies renouvelables.
  En fait, le gouvernement va devoir trancher d’ici la fin de l’année entre deux options : le renouvellement du parc de centrales nucléaires, ou son remplacement par des centrales à gaz.
  Il est donc nécessaire de rappeler les raisons de fond et avantages indéniables de la première solution, en tordant le cou au passage à quelques « hoax » et autres bobards complaisamment véhiculés à ce sujet.

  1) La maîtrise de l’énergie nucléaire : une étape naturelle dans la domestication de l’énergie.

  L’énergie se manifeste au moyen des interactions qui fondamentalement sont au nombre de quatre.
  La plus usuelle, la gravitation, fut très tôt domestiquée, par exemple par l’intermédiaire des moulins (c’est le poids qui fait avancer l’eau) ou des barrages hydroélectriques.
  À côté, se développait l’utilisation de l’énergie chimique, qui est en fait une énergie d’origine électrique, principalement au moyen de combustion et donc de moteurs thermiques.
  Au début du XIXe siècle l’interaction électromagnétique fut découverte et étudiée, en particulier par Ampère. Il fallut plusieurs années avant de mettre au point les premiers moteurs électriques industriels (problèmes de technologie). L’utilisation des forces électromagnétiques fut une avancée considérable par la facilité de mise en œuvre et par les énergies mises en jeu. L’importance des forces mises en jeu ne tient pas à l’intensité de l’interaction par elle même mais au nombre considérable d’électrons qui circulent dans un conducteur et qui sont chacun soumis à une force électromagnétique.
  Le développement industriel est incontestablement lié aux progrès considérables de la thermodynamique et de l’ électromagnétisme. L’utilisation de ces deux énergies pose le problème de leur source qui n’est pas inépuisable. Les moteurs thermiques, qu’ils soient utilisés directement ou pour produire de l’électricité, ne peuvent fonctionner qu’avec deux sources de chaleur, le transfert de chaleur de l’une à l’autre au moyen d’un système intermédiaire étant susceptible de produire du travail mécanique comme l’ont montré Carnot, Clausius et Kelvin. Si la source froide est usuellement l’atmosphère, la mer ou un fleuve, la source chaude doit être entretenue par combustion.

  L’énergie nucléaire : une étape supérieure

  La découverte de la structure des noyaux dans la première partie du XXe siècle puis des phénomènes de fission et de fusion nucléaires est une avancée considérable dans la compréhension des phénomènes naturels mais aussi dans la domestication de l’énergie par l’homme. Cela tient aux ordres de grandeur mis en jeu, comme nous allons le voir. Peut-on imaginer qu’une telle avancée scientifique reste inexploitée au plan industriel ? Ce serait une première dans l’histoire de l’Europe et à l’évidence une régression sur le plan de la civilisation.

  2) Principe de la fission nucléaire : un gain en énergie inégalé.

  Les noyaux d’atomes possèdent A=Z+N nucléons : Z protons (chargés +e) et N neutrons. La cohésion de l’édifice est liée à l’interaction forte entre nucléons qui compense largement la répulsion électrique entre les protons. L’interaction forte ne se manifeste qu’au niveau subnucléaire et est décrite théoriquement par la Chromodynamique Quantique (QCD) dont les succès prédictifs, en particulier par simulations numériques, sont considérables.
  Les noyaux lourds (Z>80) présentent un excès de neutrons par rapport aux protons. La conséquence en est un affaiblissement de l’énergie de liaison par nucléon. L’énergie de liaison par nucléon est de 7,55 Mev pour l’uranium et de 8,45 Mev pour un noyau contenant moitié moins de nucléons. Si on peut faire casser un noyau d’uranium (A=236) en deux noyaux moitié moins lourds on obtiendra une énergie de 236 x (8,45-7,55) = 210 Mev.
  La fission d’un atome d’uranium libère donc une énergie de l’ordre de 200 Mev. C’est-à-dire qu’un gramme d’uranium peut libérer par fission 7 1010 J à comparer aux 3,3 104 J obtenus par combustion d’un gramme de charbon (2 millions de fois plus).
  Cet ordre de grandeur justifie à lui seul tous les efforts fournis et à fournir pour exploiter l’énergie d’origine nucléaire.

  3) La fission provoquée.

  L’uranium naturel contient principalement de l’isotope 238 qui est stable : sa période de désintégration est de 1016 ans !
  Par contre l’isotope 235 peut capter des neutrons lents, dits neutrons thermiques, se transformer en isotope 236 qui est très instable et se scinde en deux éléments, de façon privilégiée vers des noyaux Brome, Krypton, Zirconium d’une part et Iode, Xénon, Baryum d’autre part. C’est le mécanisme de la fission provoquée.
  Celle-ci nécessite des neutrons thermiques, c’est-à-dire dont la vitesse est celle qui résulte de l’agitation thermique ; ces neutrons sont lents.
  Les noyaux susceptibles de fission après capture d’un neutron thermique sont en nombre limités, comme par exemple le plutonium 239.

  4) Principe de fonctionnement des centrales nucléaires.

  80 % de l’énergie libérée par une fission est emportée sous forme d’énergie cinétique (liée à la vitesse) et donc par l’intermédiaire des innombrables chocs avec les autres atomes, sous forme thermique et ainsi récupérable. Une centrale nucléaire n’est jamais qu’une grande bouilloire.
  La question reste de provoquer la fission.
  Il se trouve que chaque fission produit un certain nombre de neutrons (2,47 en moyenne pour 235 U et 2,89 pour 239Pu) rapides. Ceux-ci sont susceptibles de provoquer à leur tour des fissions. C’est la réaction en chaîne. On dit que la réaction est divergente quand le nombre de neutrons est multiplié, d’une étape à l’autre, par un facteur k>1.
  Le problème industriel est donc d’obtenir un facteur k>1 tout en évitant l’explosion.
  C’est ce fait, la multiplication des neutrons, que la nature met à notre disposition pour exploiter relativement facilement cette réserve énorme d’énergie.

  5) Le contrôle de la chaîne.

  En fait les neutrons peuvent être capturés par les noyaux sans pour autant provoquer une fission. Ce phénomène est d’autant plus important que les neutrons sont rapides. Par ailleurs l’uranium naturel ne contient que 0,7 % d’ 235U tandis que le reste (238U) absorbe les neutrons sans provoquer de fission. Dans ces conditions le risque est grand d’obtenir k<1.
  On peut obtenir un k=1,33 avec de l’uranium naturel à condition de ralentir les neutrons pour augmenter la proportion de ceux qui provoquent une fission d’uranium 235.

  6) Filière à uranium naturel.

  Dans cette filière, on ralentit les neutrons avec un fluide nommé modérateur. Celui-ci doit comporter des éléments légers afin que les chocs avec les neutrons modifient substantiellement la vitesse de ceux-ci. L’eau n’est pas chère et abondante, malheureusement l’hydrogène de l’eau capte aisément un neutron pour former du deutérium (D). Il faut donc utiliser de l’eau lourde D2O qui ne capte que très peu les neutrons. On peut utiliser le graphite, mais son pouvoir de ralentissement est inférieur .

  7) Filière à uranium enrichi.

  On peut surmonter le handicap du ralentissement des neutrons par l’utilisation d’uranium enrichi en isotope 235U. L’enrichissement se fait par diffusion gazeuse d’hexafluorure d’uranium. Le procédé est coûteux. Pour des raisons d’économie d’échelle, il y a donc intérêt à concentrer la production dans une seule usine. Avec un enrichissement à 20 %, la centrale peut fonctionner avec des neutrons rapides.
  Dans ces conditions, il n’y a plus nécessité d’un modérateur au pouvoir ralentisseur important. L’eau légère (l’eau usuelle) peut donc être utilisée. Celle-ci peut en outre servir de fluide colporteur c’est-à-dire transporter la chaleur qui sera ensuite cédée à un réseau secondaire alimentant les turbines.

  8) Les types de filières.

  La filière graphite gaz signifie un fonctionnement à l’uranium naturel (avantage), le graphite comme modérateur et un gaz (CO2) comme fluide colporteur. La filière eau légère (pressurisée ou bouillante, c’est une question de technologie pour les échanges de chaleur et les transports de fluide) signifie un fonctionnement à l’uranium enrichi (inconvénient) et l’utilisation de l’eau comme modérateur et comme colporteur (avantage).
  Ces deux filières représentent l’essentiel du marché.

  9) Une centrale nucléaire peut-elle exploser ?

  La question est de contrôler la réaction en chaîne. Si à chaque étape le nombre de neutrons est multiplié par k>1 on conçoit que l’explosion puisse survenir rapidement (cas d’une bombe atomique). Le temps qui sépare une étape d’une autre est très court, de l’ordre de 10-3 secondes pour les réacteurs à neutrons lents et 10-6 secondes pour ceux à neutrons rapides. Dans ces conditions, si k=1,001 on obtient la multiplication du nombre de neutrons par un facteur 10 000 en une seconde. Le contrôle d’une centrale nucléaire s’avère alors très délicat.
  En fait, un phénomène permet d’éviter cette divergence catastrophique. Il se trouve qu’une fraction des neutrons émis ne sont produits qu’après un certain temps (de quelques dixièmes de secondes à quelques minutes) suivant la réaction. Cela tient au fait qu’ils proviennent de désintégrations de produits secondaires de la réaction. Or dans les centrales électriques la divergence (k>1) n’est acquise que par la présence de ces neutrons retardés. Ce qui produit dans le cas de l’ 238U un temps de doublement du nombre de protons de 50 s quand il y avait multiplication par 10 000 en 1 s dans le cas précédent.
  Cet ordre de grandeur permet sans risque un asservissement du réacteur. Toute augmentation de la réactivité est contrariée par l’introduction de barres de contrôle constituées en bore ou cadmium qui absorbent fortement les neutrons. L’expérience montre que les accidents importants se sont produits en très petite quantité et que dans tous les cas, dans le monde occidental, la réaction nucléaire a pu être contrôlée très rapidement.

  10) Conclusion : tout est fait pour rendre l’énergie nucléaire exploitable.

  Une énergie considérable produite par atome, un phénomène de réaction en chaîne qui permet l’auto entretient et enfin un phénomène de neutrons retardés qui permet d’asservir le fonctionnement, toutes les lois de la nature se conjuguent pour rendre l’énergie nucléaire exploitable.

  11) Plutonium et surgénérateurs.

  Dans un réacteur à uranium naturel, certains neutrons rapides peuvent être captés par de l’238U qui se transforme, par désintégration, en 239Pu qui est fissile. Le combustible est ainsi régénéré. La séparation du plutonium est un élément important du traitement des produits de fission. Le plutonium peut ainsi être utilisé comme combustible dans des réacteurs.
  À l’inverse de l’235U, le plutonium est davantage fissile avec des neutrons rapides. Il est alors tentant d’utiliser un mélange de plutonium et d’uranium naturel ou appauvri dans une centrale à neutrons rapides et ainsi de produire de l’électricité et du plutonium par transformation de l’uranium. C’est le principe du surgénérateur. À l’inverse des autres filières, il ne faut pas ralentir les neutrons. Le fluide colporteur ne doit donc pas comporter d’éléments légers, c’est pourquoi on utilise du sodium fondu qui possède des propriétés thermiques intéressantes. C’est la filière utilisée à Crey Maleville et malheureusement aujourd’hui stoppée.

  12) Le problème des produits de fissions ou du retraitement de la matière énergétique.

  Les modes de désintégrations de l’uranium sont nombreux et produisent de ce fait quantité d’éléments plus ou moins radioactifs.
  Il convient de distinguer les quantités produites, les périodes radioactives, l’affinité chimique avec les organismes vivants.

  121 - Unités de dosimétrie.
  Lors de leur interaction avec la matière, les rayonnements communiquent une part de leur énergie. Par définition, le rad correspond à 10-2 J par kg de matière. Tous les rayonnements n’ont pas le même effet sur les tissus biologiques. On tient compte de cet effet en multipliant la quantité de rad par un facteur F et on obtient ainsi le rem = rad x F. En France en moyenne l’irradiation naturelle, principalement due au rayonnement du sol, de la pierre, du béton et du bois est comprise entre 100 et 500 milli-rem selon les tissus biologiques.
  Les normes de sécurité internationale estiment que par an la dose maximale admissible est comprise entre 5 et 60 rem selon les organes.

  122 - Produits de fission.

  Les produits issus des fissions sont de diverses natures : des isotopes de gaz rares qui sont inertes chimiquement et donc non fixés par les organismes ; du tritium qui ne donne lieu qu’à une transition de faible énergie et qui n’est donc pas dangereux ; du plutonium qui est séparé et combiné sous forme d’oxyde mixte pour être utilisé comme combustible. Les éléments dangereux sont principalement le césium 137, le strontium et des éléments lourds (transuraniens).

  De faibles quantités dangereuses.

  Le combustible retraité contient 95 % d’uranium et 1 % de plutonium. Ceux-ci sont récupérés sous forme d’oxyde mixte (MOX) qui est utilisé dans la filière à eau pressurisée (à neutrons rapides). Cela permet de réduire la dépendance énergétique de la France en matière d’uranium et en outre de faire des économies considérables sur l’enrichissement d’uranium. 1 g de plutonium permet de produire autant d’électricité que 20 000 t de pétrole. Plus nous ferons fonctionner des centrales, plus nous produirons de combustible gratuit !
  Il reste donc 4 % de déchets ultimes à conditionner. 96 % de la masse de combustible qui sort des centrales est donc retraitée comme matière énergétique.
  Selon le rapport Curien, un réacteur de 1000 MW produit en un an 21 t de combustibles usés et 750 kg de produits de fission, c’est-à-dire à peu près un m3. Parmi ces 750 kg, on ne trouve que 1/400 eme de déchets lourds transuraniens. On est loin des montagnes imaginées par les anti-nucléaires qui confondent le tonnage des produits retraités avec celui des déchets ultimes. Les produits ultimes sont vitrifiés et conditionnés selon des normes mécaniques et chimiques sévères.
  L’enfouissement des déchets ultimes dans des zones géologiques profondes ne pose pas de problème majeur même si ce n’est pas entièrement satisfaisant. Mais il faut garder présent à l’esprit que la croûte terrestre contient 160 milliards de tonnes d’uranium, ce qui correspond à 10 000 milliards de curie.
  Les recherches de lieux de stockage et de traitement des déchets ultimes, mais aussi la recherche fondamentale sur les noyaux et l’interaction forte, peuvent nous laisser espérer des solutions non encore entrevues à ce jour. Gardons-nous des extrapolations hasardeuses qui conduisirent par exemple les Parisiens à paniquer à l’idée que la hauteur de crottin de cheval atteindrait 10 m si la circulation des fiacres continuait à augmenter ou encore que l’air deviendrait totalement noir à la suite du développement du chemin de fer à vapeur !

  13) L’avenir : la fusion nucléaire.

  La fusion de deux noyaux légers en un noyau plus lourd est un processus exo énergétique ; la fusion de deux noyaux de deutérium (hydrogène lourd) produit 3,25 ou 4 Mev selon le noyau formé. Cela correspond à une énergie de 10 11 J par g ! C’est ainsi que fonctionne le soleil. La fusion permettrait de produire de l’énergie avec une ressource illimitée, les océans contenant de l’eau lourde à une concentration de 1,5 10-4 mol/L. En outre ce mode ne produisant quasiment pas d’éléments radioactifs, le problème des déchets disparaît donc.

  La difficulté est d’amorcer la fusion. Il faut que les noyaux puissent s’approcher à une distance très courte (10 F) et pour cela vaincre une très intense répulsion électrostatique. La solution est de communiquer une vitesse importante au moyen d’une température très élevée (T= 10 8 K). C’est pourquoi on parle de fusion thermonucléaire. Dans la bombe H, la réaction de fusion est amorcée par une explosion nucléaire classique. Le problème industriel est donc d’obtenir des températures très élevées avec des concentrations suffisamment grandes pendant un temps suffisamment long (critère de Lawson).

  L’une des solutions retenues consiste à confiner les gaz ionisés (plasma) au moyen d’un champ magnétique toroïdal. C’est la filière Tokamak pour laquelle la France est bien avancée tant sur le plan expérimental que théorique. Une autre voie consiste à provoquer l’amorçage de la fusion par écroulement d’une microbille contenant le plasma et placé sur le foyer d’une lentille éclairé par un laser de puissance. C’est la fusion sous laser.
  Pour l’instant la fusion contrôlée n’a pu être obtenue que sur des temps très courts (quelques millisecondes) mais personne ne doute que celle-ci puisse être maîtrisée dans un avenir relativement proche.
  C’est aux pouvoirs publics de dégager suffisamment de moyens pour parvenir à ce résultat . "

  • 1. > Nucléaire...précisions, de la part du mouvement écologiste en faveur de l’énergie de fusion nucléaire..., 6 décembre 2005, 20:44

    Bravo pour les propos rassurants. Le problème, c’est que ça marche pour des conditions bien particulières, du genre de celles que l’on touve en laboratoire ; personnel très compétent connaissant les lieux et la manip, environnement sous contrôle. Là où je nourris des craintes, c’est dans le temps. Quand on introduit de multiples variables dont celle de la rentabilité, la situation se destabilise et les données de base, très stables et viables pour un périmétre donné, s’en trouvent modifiées ; Cas d’école : la navette Challenger et Concorde, 2 "systèmes" très performants et éprouvés, mais qui n’ont pas tenu la durée et la recherche du profit.
    Le nucléaire a besoin d’argent et INEVITABLEMENT, on ne peut pas demander à des physiciens atomiques d’aller faire de la chaudronnerie en milieu confiné. C’est radioactif, on ne peut pas rester, on se dépèche, turn-over, différents intervenants, oublis, négligences, fatigue, stress, rentabilité, toutes choses qui ne sont pas dans les équations nucléaires. Le gros pépin arrivera la nuit, parce qu’un type fatigué aura fait une blague, un truc banal. Au fait Tcherno, c’était pas au petit matin ?

• 2. > Port du Havre : un cargo de déchets nucléaires bloque par Greenpeace , 3 décembre 2005, 15:59

  Merci à Greenpeace pour cette action symbolique...