Comment un réacteur nucléaire fonctionne-t-il ?

LEMONDE.FR avec AFP | 14.03.11 | 17h37  •  Mis à jour le 14.03.11 | 18h37

Le site nucléaire de Tricastin, dans la vallée du Rhône.AFP/FRED DUFOUR

Le cœur d'un réacteur nucléaire est constitué de tubes en alliage de zirconium, ou gaines, contenant des pastilles d'uranium (ou de plutonium), réunis dans ce que les ingénieurs appellent des assemblages combustibles. De l'eau circule entre les barres pour générer de la vapeur, qui est envoyée dans une turbine afin de produire de l'électricité.

Le réacteur est le site où s'opère la fission des noyaux d'atomes d'uranium, provoquant une réaction en chaîne qui produit de la chaleur, de nouveaux éléments radioactifs comme le strontium ou le césium, et de nouveaux neutrons "libres" qui prolongent le processus.

Vendredi, quelques secondes après le séisme, la réaction en chaîne a été arrêtée automatiquement dans toutes les centrales du pays. Les barres de contrôle contenant du bore, élément chimique qui absorbe les neutrons, ont bloqué le processus. Mais même après l'arrêt, la désintégration naturelle des matériaux radioactifs dans le cœur du réacteur continue de produire de la chaleur, qui descend au quart de son niveau initial au bout d'une heure, et se réduit ensuite plus lentement.

REFROIDIR LE CŒUR DES RÉACTEURS

Cette chaleur disparaît normalement grâce aux pompes de refroidissement, mais à Fukushima Dai-Ichi, celles-ci n'ont pas fonctionné car les générateurs de secours ont été touchés par le séisme et le tsunami. Pour cette raison, les équipes de secours ont injecté de l'eau de mer dans les réacteurs. Il est essentiel de refroidir le cœur des réacteurs car même en l'absence de réactions en chaîne, la chaleur reste suffisante pour faire fondre les gaines de métal qui entourent le combustible nucléaire.

Si ces gaines sont trop chaudes, une réaction chimique se produit avec l'eau qui les entoure et se dégage alors de l'hydrogène, explosif au contact de l'oxygène de l'air. C'est cet hydrogène qui est, selon les experts et les autorités, à l'origine des deux explosions constatées jusqu'ici sur le site de Fukushima Dai-Ichi, sur le réacteur n° 1, samedi, et le réacteur n° 3, lundi.

IL N'Y A PLUS DE RISQUE D'EXPLOSION, SELON LES EXPERTS

Le cœur du réacteur est contenu dans un récipient d'acier, la cuve, qui est elle-même entourée d'une enceinte de confinement en béton. A Fukushima, ces caissons sont entourés d'une structure métallique, qui n'a pas d'incidence sur le plan de la sécurité. C'est cette structure, et non le caisson, qui a été soufflée samedi sur le réacteur n° 1, assurent les autorités.

Si la cuve d'un réacteur venait à se fissurer, cela provoquerait une hausse des niveaux de radiation, mais les experts estiment qu'il n'y a plus de risque d'explosion, car la chaleur n'est plus suffisante. Le risque le plus grave aujourd'hui est une fusion du cœur, ce qui condamnerait définitivement l'installation, car il est très difficile voire impossible dans ce cas de retirer le combustible. C'est ce qui s'est produit en 1979 lors de l'accident de Three Mile Island, en Pennsylvanie.

Dans le cas de l'accident de Tchernobyl, en 1986, le plus grave de l'histoire du nucléaire civil, la situation était différente car les barres de contrôle ne sont pas parvenues à bloquer la réaction en chaîne, provoquant des explosions qui ont détruit le réacteur. Selon l'échelle de gravité mise au point après Tchernobyl, l'accident de la centrale ukrainienne a atteint le niveau maximal de 7, celui de Three Mile Island était de niveau 5. Les problèmes à la centrale de Fukushima Dai-Ichi ont pour l'heure été classés de niveau 4.

A venir sur Le Monde.fr : Une infographie qui décrit la structure et le fonctionnement d'un réacteur nucléaire.