Dans le deuxième épisode de "Tchernobyl", la mini-série de HBO sur l'accident de 1986 qui est devenu la pire catastrophe nucléaire de l'histoire de l'humanité, la situation est assez mauvaise. Un grand incendie fait rage dans les ruines du réacteur n ° 4 de la centrale nucléaire de Tchernobyl. Un hôpital de la ville voisine de Pripyat regorge de victimes des radiations. Des poussières radioactives mortelles ont dérivé de l'Union soviétique jusqu'à la Suède. L'air au-dessus du réacteur brille littéralement là où le cœur d'uranium a été exposé. Et les personnes qui dirigent l'intervention en cas de catastrophe décident de déverser des milliers de tonnes de sable et de bore sur le cœur.
C'est moins ce qui s'est produit lors de la catastrophe en avril 1986. Mais pourquoi les premiers intervenants ont-ils utilisé du sable et du bore? Et si une catastrophe nucléaire similaire devait se produire en 2019, est-ce ce que les pompiers feraient encore?
Vous ne voulez vraiment pas d'un feu en plein air sur un noyau nucléaire exposé
L'exposition d'un noyau nucléaire en feu à l'air est un problème à au moins deux niveaux, comme l'a déclaré en direct Live Science, ingénieur en réacteur nucléaire et professeur à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, Kathryn Huff.
Votre premier problème est que vous avez une réaction de fission nucléaire en cours. L'uranium déclenche des neutrons, qui claquent dans d'autres atomes d'uranium et les divisent. Ces atomes d'uranium libèrent encore plus d'énergie et alimentent tout le bordel chaud. Cette réaction, qui n'est plus contenue, dégage également des niveaux incroyables de rayonnement direct, posant un danger mortel à quiconque essaie de s'en approcher.
Votre deuxième problème connexe - et beaucoup plus grave - est que le feu libère beaucoup de fumée, de poussière et de débris dans l'air. Toutes ces saletés sortent directement d'un réacteur nucléaire, et certaines d'entre elles sont en fait directement issues du cœur nucléaire. Cela comprend un assortiment de types (ou isotopes) d'éléments relativement légers qui se forment lorsque les atomes d'uranium se séparent.
"C'est la partie dangereuse d'un accident comme celui-ci", a déclaré Huff. "Ces isotopes, certains d'entre eux, sont toxiques pour l'homme. Et certains sont plus radioactifs que ce que vous rencontriez dans votre vie quotidienne. Et certains d'entre eux, en plus d'être assez toxiques et radioactifs, sont très mobile dans l'environnement. "
Mobile, dans ce cas, signifie que ces isotopes peuvent pénétrer dans le corps des êtres vivants pour causer des problèmes. Prenons, par exemple, l'iode 131, un isotope radioactif de l'iode que les cellules vivantes traitent comme l'iode ordinaire.
Un panache de fumée comme celui de Tchernobyl contient beaucoup d'iode 131, qui peut dériver sur des centaines de kilomètres. Il peut se retrouver dans les rivières et pénétrer dans les plantes, les animaux et les humains. Nos glandes thyroïdes dépendent de l'iode et absorberont l'iode-131 comme l'iode ordinaire, créant une source à long terme de rayonnements graves à l'intérieur de notre corps.
(C'est pourquoi, au lendemain d'une catastrophe nucléaire, les personnes dans la zone touchée sont censées prendre des comprimés d'iode, pour remplir les réserves de leur corps et empêcher leurs thyroïdes d'absorber l'un des isotopes radioactifs.)
Sable et bore
Le déversement de sable et de bore (le mélange actuel de Tchernobyl comprenait également de l'argile et du plomb) est une tentative de résoudre à la fois les premier et deuxième problèmes.
Le sable étouffe le réacteur exposé, écrasant ce panache de fumée mortel. Et le bore, en théorie, pourrait étouffer la réaction nucléaire.
"Dans un réacteur nucléaire, il y a des isotopes qui déclenchent la réaction et des isotopes qui ralentissent la réaction", a déclaré Huff.
Pour déclencher une réaction nucléaire en chaîne, a-t-elle expliqué, vous devez avoir suffisamment d'isotopes radioactifs proches les uns des autres pour que leurs neutrons, tirant sauvagement dans l'espace, aient tendance à se heurter à d'autres noyaux atomiques, en les séparant.
"Lorsqu'un neutron interagit avec un isotope, il y a une certaine probabilité, en raison de la structure de son noyau, qu'il absorbe le neutron", a-t-elle déclaré. "L'uranium, en particulier l'uranium 235, a tendance à absorber le neutron puis à se séparer immédiatement. Mais le bore a tendance à absorber simplement le neutron. En raison de sa structure nucléaire, il a en quelque sorte soif de neutrons."
Donc, déverser suffisamment de bore sur le cœur n ° 4 du réacteur exposé, selon la théorie, et il absorberait tellement de ces neutrons qui tiraient sauvagement que la réaction s'arrêterait.
Dans le cas de Tchernobyl, cependant, le déversement du bore et d'autres absorbeurs de neutrons dans le réacteur s'est avéré ne pas fonctionner, en partie en raison de l'approche par immersion d'hélicoptère ad hoc que la conception de l'usine nécessitait.
"Le rayonnement intense a tué plusieurs pilotes", a rapporté la BBC en 1997, ajoutant: "On sait maintenant que, malgré ces sacrifices, presque aucun absorbeur de neutrons n'a atteint le cœur".
Toujours selon Huff, le principe utilisé par les Soviétiques - des absorbeurs de neutrons pour arrêter la réaction, couplés à des matériaux pour chasser les isotopes radioactifs de l'air - était valable. Et en cas de catastrophe similaire aujourd'hui, les équipes d'intervention adopteraient une approche basée sur la même théorie sous-jacente.
La grande différence, a-t-elle déclaré, est que les centrales nucléaires modernes (au moins aux États-Unis) sont conçues pour effectuer elles-mêmes une grande partie de ce travail.
Les réacteurs modernes sont beaucoup plus sûrs et beaucoup plus préparés aux problèmes - mais ils utilisent toujours du bore dans leurs manuels d'urgence
Huff a souligné en détail que les réacteurs nucléaires américains (et autres bien avancés) sont beaucoup moins susceptibles que Tchernobyl de rencontrer une sorte de catastrophe - jamais aussi chaud et fonctionnant dans des navires plus robustes. Et les bâtiments eux-mêmes sont conçus pour faire une grande partie du travail pour éteindre un incendie de réacteur nucléaire et un panache radioactif, a-t-elle ajouté.
Les réacteurs modernes sont équipés de sprays chimiques qui peuvent inonder un bâtiment réacteur, chassant les isotopes radioactifs de l'air avant qu'ils ne puissent s'échapper. Et contrairement à Tchernobyl, les installations nucléaires aux États-Unis sont entièrement confinées dans des structures scellées de ciment et de barres d'armature (un maillage de barres d'acier renforcées). Ces obus scellés sont sur-conçus au point que, en théorie du moins, même une explosion importante ne les briserait pas. Vous pourriez écraser un petit jet dans le côté de l'un de ces bâtiments, et cela n'exposerait pas le noyau. En fait, dans le cadre d'un essai, le gouvernement américain a fait exactement cela pour un récipient de confinement vide en 1988. Le NRC indique que les études concernant les impacts des gros jets sont toujours en cours.
Tout cela rend improbable une catastrophe à l'échelle de Tchernobyl, même si l'Union of Concerned Scientists écrit que les fuites de rayonnement plus petites (mais toujours dangereuses) sont une menace réelle pour laquelle les États-Unis ne sont pas suffisamment préparés.
Cela dit, la Nuclear Regulatory Commission (NRC) des États-Unis a, pour chacun des 98 réacteurs nucléaires en service dans le pays, rédigé des manuels d'urgence de plusieurs centaines de pages. Ceux-ci énoncent des instructions sur ce que les intervenants doivent faire en cas de toutes sortes d'urgences quelque peu plausibles à hautement improbables).
Ces manuels sont disponibles en anglais simple sur le site Web du CNRC. Voici celle de Palo Verde, une grande usine de l'ouest de l'Arizona. Vous pouvez trouver des instructions pour savoir quand injecter beaucoup de bore dans le cœur (dès que le réacteur ne s'arrête pas normalement). Il a vu ce qu'il fallait faire si des forces hostiles attaquaient l'usine (entre autres, commencer à préparer une évacuation régionale au moment où il devient clair que les forces pourraient provoquer une fuite de rayonnement importante). Et, en cas de quantités importantes de matières radioactives s'échappant dans l'atmosphère, il indique qui déclare une évacuation (gouverneur de l'Arizona, sur la base des recommandations des superviseurs du site).
Ces plans n'abordent pas en détail les événements de style Tchernobyl, bien que depuis le 11 septembre, le CNRC ait élaboré des directives pour les catastrophes plus extrêmes. Cependant, a déclaré Huff, la lutte contre un incendie sur un noyau d'uranium exposé se résumera toujours à des versions plus ou moins sophistiquées du déversement de bore et de sable.
