Détection d’une fission auto-entretenue possible sur le site de la catastrophe de Tchernobyl

Cet article entre dans les détails sur ce qui se passe, et ils semblent penser que le risque est minime, mais c’est toujours quelque chose qui mérite d’être noté.

Trente-cinq ans après l’explosion de la centrale nucléaire de Tchernobyl en Ukraine lors du pire accident nucléaire au monde, les réactions de fission couvent à nouveau dans des masses de combustible à l’uranium enfouies au fond d’une salle de réacteur mutilée. «C’est comme la braise d’un barbecue», explique Neil Hyatt, chimiste des matières nucléaires à l’Université de Sheffield. À présent, les scientifiques ukrainiens s’efforcent de déterminer si les réactions vont se dissiper d’elles-mêmes ou si des interventions extraordinaires sont nécessaires pour éviter un autre accident.

Des capteurs suivent un nombre croissant de neutrons, un signal de fission, en provenance d’une pièce inaccessible, a rapporté la semaine dernière Anatolii Doroshenko de l’Institut pour les problèmes de sûreté des centrales nucléaires (ISPNPP) à Kiev, en Ukraine, lors de discussions sur le démantèlement du réacteur. «Il existe de nombreuses incertitudes», déclare Maxim Saveliev de l’ISPNPP. «Mais nous ne pouvons pas exclure la possibilité [d’un] accident.» Le nombre de neutrons augmente lentement, dit Saveliev, suggérant que les gestionnaires ont encore quelques années pour comprendre comment étouffer la menace. Tout remède que lui et ses collègues trouveront intéressera vivement le Japon, qui fait face aux conséquences de sa propre catastrophe nucléaire il y a 10 ans à Fukushima, note Hyatt. «C’est une ampleur similaire de danger.»

Le spectre de la fission auto-entretenue, ou de la criticité, dans les ruines nucléaires a longtemps hanté Tchernobyl. Lorsqu’une partie du cœur du réacteur de la tranche quatre a fondu le 26 avril 1986, des barres de combustible en uranium, leur revêtement en zirconium, des barres de commande en graphite et du sable se sont déversés sur le cœur pour tenter d’éteindre le feu se sont fondus en lave. Il a coulé dans les sous-sols du hall du réacteur et s’est durci en formations appelées matériaux contenant du combustible (FCM), qui sont chargées d’environ 170 tonnes d’uranium irradié – 95% du combustible d’origine.

Le sarcophage en béton et en acier appelé Shelter, érigé un an après l’accident pour abriter les restes de l’unité quatre, a permis à l’eau de pluie de s’infiltrer. Parce que l’eau ralentit ou modère les neutrons et augmente ainsi leurs chances de percuter et de fendre les noyaux d’uranium, lourds les pluies feraient parfois monter en flèche le nombre de neutrons. Après une averse en juin 1990, un «harceleur» – un scientifique de Tchernobyl qui risque d’être exposé aux radiations pour s’aventurer dans le hall du réacteur endommagé – s’est précipité et a pulvérisé une solution de nitrate de gadolinium, qui absorbe les neutrons, sur un FCM que lui et ses collègues craignaient. aller critique. Plusieurs années plus tard, l’usine a installé des gicleurs de nitrate de gadolinium dans le toit de l’abri. Mais le spray ne peut pas pénétrer efficacement dans certaines pièces du sous-sol.

Les responsables de Tchernobyl ont présumé que tout risque de criticité disparaîtrait lorsque l’énorme New Safe Confinement (NSC) aurait été glissé sur l’abri en novembre 2016. La structure de 1,5 milliard d’euros était destinée à isoler l’abri afin qu’il puisse être stabilisé et finalement démantelé. Le NSC empêche également la pluie d’entrer et, depuis sa mise en place, le nombre de neutrons dans la plupart des zones de l’abri est stable ou diminue.

Mais ils ont commencé à remonter à quelques endroits, doublant presque en 4 ans dans la salle 305/2, qui contient des tonnes de FCM enfouis sous les débris. La modélisation ISPNPP suggère que le séchage du combustible rend en quelque sorte les neutrons qui ricochent à travers lui plus, plutôt que moins, efficaces pour diviser les noyaux d’uranium. «Ce sont des données crédibles et plausibles», dit Hyatt. «On ne sait tout simplement pas quel pourrait être le mécanisme.»

La menace ne peut être ignorée. Alors que l’eau continue de reculer, la crainte est que «la réaction de fission s’accélère de façon exponentielle», dit Hyatt, conduisant à «une libération incontrôlée d’énergie nucléaire». Il n’y a aucune chance de se reproduire en 1986, lorsque l’explosion et l’incendie ont envoyé un nuage radioactif au-dessus de l’Europe. Une réaction de fission incontrôlable dans un FCM pourrait éclabousser après que la chaleur de la fission ait fait bouillir l’eau restante. Pourtant, note Saveliev, bien que toute réaction explosive soit contenue, elle pourrait menacer de faire tomber des parties instables de l’abri branlant, remplissant le NSC de poussière radioactive.

Faire face à la menace nouvellement démasquée est un défi de taille. Les niveaux de rayonnement dans 305/2 empêchent de s’approcher suffisamment pour installer des capteurs. Et pulvériser du nitrate de gadolinium sur les débris nucléaires n’est pas une option, car il est enseveli sous le béton. Une idée est de développer un robot capable de résister au rayonnement intense assez longtemps pour percer des trous dans les FCM et insérer des cylindres de bore, qui fonctionneraient comme des barres de contrôle et absorbent les neutrons. Dans l’intervalle, l’ISPNPP a l’intention d’intensifier la surveillance de deux autres domaines où les FCM ont le potentiel de devenir critiques.

La résurgence des réactions de fission n’est pas le seul défi auquel sont confrontés les gardiens de Tchernobyl. Assiégés par des radiations intenses et une humidité élevée, les FCM se désintègrent, engendrant encore plus de poussières radioactives qui compliquent les plans de démantèlement de l’abri. Au début, une formation du FCM appelée Elephant’s Foot était si difficile que les scientifiques ont dû utiliser un fusil Kalachnikov pour en couper un morceau à des fins d’analyse. «Maintenant, il a plus ou moins la consistance du sable», dit Saveliev.

L’Ukraine a depuis longtemps l’intention de retirer les FCM et de les stocker dans un dépôt géologique. D’ici septembre, avec l’aide de la Banque européenne pour la reconstruction et le développement, il vise à disposer d’un plan global pour ce faire. Mais avec la vie qui vacille encore dans l’abri, il peut être plus difficile que jamais d’enterrer les restes agités du réacteur.

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https://www.sciencemag.org/news/2021/05/nuclear-reactions-reawaken-chernobyl-reactor