L’énergie nucléaire : une énergie sûre, soucieuse d’environnement ?

Green Innovation
Par Green Innovation avril 28, 2014 23:03

L’énergie nucléaire : une énergie sûre, soucieuse d’environnement ?

En bref...

  • Jean-Pierre PERVÈS est président du groupe de réflexion GR21 et ancien directeur du CEA-Saclay.

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Après les accidents de Tchernobyl et Fukushima, il pourrait sembler étrange à beaucoup que cette question puisse être posée alors que l’énergie nucléaire est largement utilisée pour la production d’électricité, en France en particulier où elle en fournit plus de 75 %. Si le nucléaire présente des risques très réels, qui exigent une grande rigueur dans son exploitation, l’examen des comparaisons sur les risques pour la santé des différentes sources d’énergies électrogènes, les principales étant le charbon, le gaz, le pétrole et les barrages hydroélectriques, mérite un examen. Il se révèle globalement performant du point de vue environnemental dans son fonctionnement normal. Les accidents, aussi graves et localement dévastateurs soient-ils, ne modifient pas ce constat. Plusieurs études ont mesuré ces dernières années les risques pour la santé des différentes sources d’énergies électrogènes, les principales étant le charbon, le gaz, le pétrole et les barrages hydroélectriques :

• la Communauté européenne, dans un rapport de 2005 intitulé « ExternE, Externalities of Energy » et évaluant les coûts « externes » des énergies (1), a calculé le nombre d’années de vie perdues, par GWhe (2), pour la seule production électrique  ;

• les accidents mortels (incluant Tchernobyl), toujours par GWhe, ont également été comparés et donnent des différences considérables dans les pays hors OCDE (3) ;

The Lancet, dans un article publié en décembre 2012, estimait à 2,1 millions le nombre de morts prématurées en Asie dues à la pollution automobile ;

• selon l’Agence européenne pour l’environnement (novembre 2011), les dommages sur la santé et l’environnement causés par la pollution de l’air en Europe et imputables au secteur de la production électrique fossile représentent entre 66 et 112 milliards d’euros par an (27 pays de l’Union européenne ainsi que la Norvège et la Suisse).

Le nucléaire affiche également des performances impressionnantes en ce qui concerne les rejets de gaz à effet de serre puisqu’il en émet, en France, 30 fois moins qu’une centrale à charbon et 12 fois moins qu’un cycle combiné gaz (et sans pollution atmosphérique).

Ces données, aussi rassurantes soient-elles, ne doivent pas conduire à relâcher les efforts pour éviter tout accident nucléaire, car leur brutalité et leur impact environnemental local, qu’il s’agisse de santé ou du traumatisme résultant d’évacuations de territoires contaminés, ne sont pas acceptables.

L’impact sur la santé

Le mécanisme

Notre ADN est agressé en permanence et ses processus de vérification et de réparation sont continuellement activés pour nous défendre contre l’irradiation naturelle et surtout contre les radicaux chimiques très actifs créés par le métabolisme oxydatif : dans chacune de nos cellules, environ 3 000 cassures simple brin et 8 cassures double brin de l’ADN sont réparées chaque jour, dans la quasi-totalité des cas sans erreur.

Pour les très faibles doses de rayonnements ajoutés par nos activités nucléaires, jusqu’à quelques dizaines de millisieverts – mSv (4), l’ADN d’un petit nombre de cellules est endommagé de manière irréparable. Mais un second mécanisme de défense les élimine purement et simplement : aucune réparation, ces cellules meurent dès qu’elles tentent de se diviser ou une apoptose (mort par autodestruction) est déclenchée.

Pour des doses élevées, la proportion de cellules lésées augmente et l’organisme ne peut plus se permettre de les détruire sans obérer la fonction même du tissu concerné. La réparation devient nécessaire et se substitue progressivement aux mécanismes d’apoptose, jusqu’à devenir exclusive. Le risque de cancer radio-induit est le prix à payer pour cette réparation. Il commence pour des doses supérieures à une centaine de millisieverts par an, soit 50 fois plus que la radioactivité naturelle en France.

C’est pourquoi les normes sanitaires européennes limitent à 1 mSv par an la dose annuelle ajoutée pour le public et à 20 mSv par an celle des travailleurs du nucléaire.

Se protéger

Dans la pratique, les voies d’attaque de la radioactivité sont multiples : irradiation externe par des rayonnements (qui traversent nos tissus), contamination de la peau, ingestion respiratoire ou digestive de matières radioactives. Les agresseurs sont également multiples avec des rayonnements plus ou moins pénétrants (gamma, bêta et alpha) et des matières plus ou moins agressives, de durées de vie variables (les radioéléments disparaissent par décroissance radioactive), et qui se fixent préférentiellement sur certains organes. C’est pourquoi chacune de ces voies d’attaque est prise en compte, en fonction de sa dangerosité potentielle, dans les estimations de doses reçues par chaque individu.

S’en protéger requiert deux précautions essentielles : contre les rayonnements ionisants, par des épaisseurs adéquates de protection (l’épaisseur peut aller jusqu’à quelques mètres de béton pour les sources les plus intenses comme le cœur d’un réacteur nucléaire), et contre les matières radioactives, en les confinant dans des enceintes ou des colis étanches.

En France, nous recevons en moyenne 2,4 mSv par an, les deux tiers d’origine naturelle et moins de 1 % d’origine industrielle (voir figure page suivante). Dans certains pays, la radioactivité naturelle est très supérieure (facteur 20 à 50), sans conséquences médicales évidentes.

Gestion des risques

Quelques principes

Le risque très réel présenté par de très grandes installations industrielles comme les réacteurs électrogènes (Fukushima en est une démonstration) ou les usines traitant les combustibles nucléaires a conduit la communauté internationale à élaborer progressivement depuis soixante ans une doctrine de sûreté très rigide, appliquée par la France, et la France à s’appuyer sur une autorité de sûreté indépendante et bénéficiant d’un appui technique puissant (5). De la conception au démantèlement final des installations (incluant les rejets dans l’environnement et la gestion des déchets), trois obligations :

• la prévention ; 

• la surveillance, tout écart notable par rapport à un fonctionnement normal devant être déclaré – et rendu public (6) – et corrigé, qu’il s’agisse d’une défaillance technique, humaine ou d’organisation ;

• le retour d’expérience qui s’impose dès qu’un écart est identifié, afin d’en éviter la répétition.

Le propriétaire de l’installation en est pleinement responsable.

La défense en profondeur : exemple des centrales françaises

Les centrales nucléaires doivent maîtriser trois risques majeurs : le contrôle de la réaction en chaîne, avec risque d’emballement du réacteur (Tchernobyl), l’incapacité à évacuer la chaleur dégagée par son cœur, en fonctionnement (accident de criticité), mais aussi après l’arrêt (Fukushima), et le relâchement d’une quantité très importante de radioactivité.

À cet effet, un concept de sûreté nommé « défense en profondeur » est appliqué à toutes les installations nucléaires françaises. Il vise à mettre en place plusieurs « lignes de défense » successives permettant une prévention efficace des dégradations et une limitation de leurs conséquences éventuelles. Dans un réacteur, trois « barrières » de confinement sont interposées entre les produits radioactifs contenus dans le combustible et l’environnement. Il s’agit, dans l’ordre :

• de la gaine étanche de protection des crayons de combustible ;

• du circuit primaire, circuit d’eau confiné dans l’enceinte qui refroidit le cœur du réacteur ;

• de l’enceinte de confinement.

L’enceinte de confinement, puissante, est conçue pour résister aux agressions internes (y compris un accident sur le cœur), et externes (événements naturels ou d’origine humaine, industriels, transports…). Cette enceinte et toutes les annexes nucléaires de l’installation (stockage de combustible, déchets, traitement des effluents) disposent d’une ventilation « nucléaire » avec filtres et, si nécessaire, pièges à iode.

Cet ensemble s’appuie sur des moyens redondants et indépendants vitaux (capteurs, source froide, électricité en particulier). Des dispositifs ultimes, tels qu’un filtre à sable, servent en dernier recours.

La protection des hommes et de l’environnement

Fonctionnement normal

Nous avons vu que la contribution du nucléaire dans les doses reçues par le public était très inférieure à celle de la radioactivité naturelle dans notre pays. À titre d’exemple, les deux principaux radionucléides détectables dans l’environnement des centrales sont le tritium et le carbone 14, faiblement radiotoxiques, dont l’activité est de l’ordre du microsievert, le millième de la radioactivité naturelle. Il en est de même à La Hague, où sont traités les combustibles nucléaires, avec le tritium et le krypton 85.

Les rejets et les déchets

Tout ce qui sort d’une installation nucléaire, liquide ou gazeux, est préalablement filtré et contrôlé.

Par ailleurs, les déchets doivent répondre, selon leur dangerosité, aux mêmes principes généraux, ce qui implique que leurs colisages protègent les équipes qui en ont la charge, par confinement et protection contre les rayonnements, y compris pendant les transports. Leur quantité est limitée, avec un total d’environ 1 320 000 m3 fin 2010 (voir figure ci-dessous), et leur production représente l’équivalent de 2 kg par an et par habitant.

Deux sites de stockage sont déjà opérationnels pour 90 % du volume, avec des déchets dits à vie courte (des centaines d’années). Un débat public est en cours pour autoriser, après une longue étude préliminaire, la création d’un site de stockage souterrain pour les plus actifs d’entre eux (4 % du volume et plus de 99 % de la radioactivité), à 500 m de profondeur, près de Bure, à la frontière de la Meuse et de la Haute-Marne. Le site, pour lequel une commission nationale d’évaluation a donné un avis positif, bénéficie d’une géologie stable (depuis 100 millions d’années) et est composé d’une couche d’argile compacte et étanche qui présente une excellente capacité de rétention des produits radioactifs les plus dangereux. Y seront en particulier stockés les déchets vitrifiés du combustible nucléaire, ce verre étant lui-même extrêmement stable.

Le transport des déchets et matières nucléaires

Suivant leur dangerosité, les matières radioactives et les déchets sont répartis en trois classes et bénéficient de conceptions adaptées au transport par route, fer ou air (7). Du point de vue radiologique, les colis de transport doivent être non irradiants (moins de 0,1 mSv par heure à 1 mètre) et non contaminants (moins de 0,4 à 4 Bq/cm² selon le type de radioactivité). Les colis doivent résister en cas d’accident et subissent des tests de qualification rigoureux : pour les plus dangereux, chute de 9 m sur une surface rigide, chute de 1 m sur un poinçon, tenue au feu de 30 minutes à 800 °C et résistance à une immersion à 15 m de profondeur (200 m pour les combustibles). Aucun accident sérieux n’a été relevé parmi les milliers de transports réalisés en France.

Les démantèlements

Il est souvent affirmé que le démantèlement des centrales sera extrêmement difficile et coûteux. La réalité française est la suivante : le démantèlement des centrales anciennes de première génération (dix) est en cours : il est long et difficile en raison d’une part de leur diversité (peu d’effet de série), de difficultés réglementaires (par exemple en ce qui concerne la gestion des déchets), parfois de délais de justice considérables lors de recours. Il progresse cependant, en particulier sur la centrale de Chooz, un réacteur à eau pressurisée de conception voisine de celle de nos réacteurs actuels. Concernant cette deuxième génération, elle est encore opérationnelle (pour dix à vingt ans de plus ?), mais des réacteurs quasi identiques ont déjà été démantelés complètement aux États-Unis (dix, dont cinq à eau pressurisée très proches de nos réacteurs). Le coût constaté est cohérent avec nos estimations, même si notre réglementation, très pesante comme d’usage en France, l’alourdira (environ 10 % du coût de construction d’un nouveau réacteur).

Les accidents et le retour d’expérience

L’expérience montre que ces précautions n’ont pas toujours été suffisantes, à Three Miles Island aux États-Unis (1979), à Tchernobyl en Ukraine (1986) et à Fukushima au Japon (2011). En France, aucun accident n’a eu de conséquences notables sur l’environnement, mais certains ont montré que des défaillances sérieuses de conception étaient possibles : par exemple, un incident d’inondation à la centrale du Blayais en 1999 (tempête et marée exceptionnelle). Tous ces accidents ont été pris en compte au titre du retour d’expérience, permettant ainsi d’améliorer fortement la sûreté des installations, et des centrales nucléaires en particulier. Ces améliorations ont été intégrées dans les nouveaux concepts, mais ont également été appliquées aux installations existantes.

Three Miles Island

L’accident, avec fusion du cœur, mais sans conséquences notables sur l’environnement, car l’enceinte a joué son rôle, a modifié profondément le concept de conduite en mode dégradé du réacteur qui est passé d’une stratégie de conduite prédéterminée, qui a failli, à une conduite tenant compte de l’état réel de la chaudière pour restaurer des fonctions perdues. Il a également remis en cause l’évaluation antérieure des probabilités d’accident, avec durcissement des règles et développement d’approches déterministes (l’événement est « possible » et non « peu probable »). De nombreuses améliorations techniques (recombineurs H2, filtres à sable, instrumentation, développement de simulateurs, meilleure ergonomie des salles de contrôle) ont été apportées.

Tchernobyl

Cet accident, aux conséquences dramatiques, a concerné une centrale d’un type très particulier, ayant dans certaines conditions un cœur instable et explosif (explosion chimique). Erreurs et non-respect des procédures par les opérateurs, manque de transparence dans l’information avec pour conséquences un retard dans l’alerte aux populations voisines : ces fautes ont été prises en compte au niveau international ainsi qu’en France. Sur un plan technique, on peut noter le renforcement du contrôle de la criticité et l’introduction dans les nouveaux réacteurs (EPR, ATMEA) de moyens de récupération du corium (cœur fondu mélangé aux matériaux métalliques de la cuve). Par ailleurs, l’accident a conduit à un renforcement des procédures post-accidentelles, en particulier celles qui concernent la protection des populations et le retour à la normale de la vie dans le voisinage. Des conventions internationales organisent maintenant une information transparente et rapide.

Fukushima

Provoqué par une catastrophe naturelle impressionnante dont la survenue a été sous-estimée lors des études de conception par les opérateurs et l’Autorité de sûreté nucléaire du Japon (ou insuffisamment prise en compte ?), un séisme majeur en mer suivi 45 minutes plus tard par un tsunami de grande ampleur (environ 14 m de haut), cet accident a fait près de 20 000 victimes. Quatre réacteurs nucléaires ont été profondément endommagés par des explosions d’hydrogène dues à la fusion des cœurs de trois d’entre eux, qui étaient en fonctionnement lors du séisme (et ont été arrêtés automatiquement). La fusion des cœurs a résulté d’une perte complète des moyens de refroidissement des trois cœurs, alors que leur puissance résiduelle, résultant de la décroissance radioactive des produits générée par les réactions nucléaires, était encore importante (environ 1/100 de la puissance nominale). Les lignes électriques qui alimentaient la centrale ont été détruites par le séisme et les moyens locaux (diesels et tableaux électriques) ont été noyés, car pas assez hauts (10 m au-dessus de la mer). L’information, contrairement à Tchernobyl, a été rapide, ce qui a permis des actions assez efficaces de protection des populations, mais la situation a été rendue particulièrement complexe en raison des dévastations provoquées par le tsunami, la centrale s’étant trouvée très isolée et les ressources humaines fragilisées.

Au titre du retour d’expérience, des actions très importantes ont été engagées dans le monde et en France en particulier, et cela bien que nos réacteurs (réacteurs à eau pressurisée et non bouillante) aient des caractéristiques différentes (en particulier présence de recombineurs d’hydrogène pour éviter les explosions et de filtres à sable pour limiter les rejets) :

• introduction progressive dans toutes nos centrales de « noyaux durs » destinés à assurer une réfrigération des cœurs des réacteurs, même en cas d’agression naturelle ou n’affectant pas tous les réacteurs du site : réserves d’eau sûres et alimentation électrique indépendante très robuste ;

• mise en place à EDF d’une « force d’action rapide nucléaire », elle-même équipée de moyens mobiles de prise en charge du refroidissement des cœurs, et capable de suppléer les équipes locales ;

• réévaluation des agressions potentielles (inondations, séismes par exemple) ;

• renforcement des moyens de gestion de crise pendant l’accident (communication et assistance à la population par exemple) et en post-accidentel (gestion de territoires éventuellement contaminés).

Regards sur l’avenir

La France dispose d’atouts dans cette poursuite d’un nucléaire sûr et respectueux de l’environnement, grâce à un parc homogène, suivi par une autorité de sûreté indépendante et compétente. La volonté est forte d’intégrer les retours d’expérience pour faire en sorte que tout accident, même avec fusion de cœurs de réacteurs, n’ait pas de conséquences durables. Il est admis qu’un accident est toujours possible, même s’il est très improbable, mais il n’est pas acceptable que ses conséquences dépassent les limites du site et que le personnel soit mis en danger.

Les inquiétudes ressenties par la population concernant les déchets devraient bientôt pouvoir être levées si la décision est prise prochainement de lancer la réalisation du stockage géologique des déchets les plus radioactifs, CIGEO, le projet étant considéré comme solide par une commission nationale d’évaluation indépendante et recommandé par l’Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et techniques et par les Académies des sciences et des technologies.

Quant aux démantèlements, l’expérience américaine est concluante et transposable à nos réacteurs en activité, qui bénéficieront de plus d’un effet de série évident.

Dernière évidence : le nucléaire est une énergie décarbonée, sans impact sur le climat, et durable, car la France dispose déjà d’un stock exceptionnel de combustible pour la future génération de réacteurs, qui consommeront l’uranium non fissile (99 % du total), non utilisé par la génération actuelle.

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Par Green Innovation avril 28, 2014 23:03
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