L'Énergie Nucléaire

domaine du nucléaire.

En 1934, Irène et Frederic Joliot-Curie observent l’existence de la radioactivité artificielle qui permet de générer des rayons radioactifs plus facilement.

Rutherford avait en effet démontré l’existence de la radioactivité à l’état naturel (dans notre corps par exemple), et donc la création d’un élément radioactif n‘existant pas à l’état naturel, ce que l’on appelle la radioactivité artificielle.

La fission (cf. "La production d'énergie nucléaire") est découverte en 1938, par Hahn et Strassmann, deux physiciens allemands, qui montrent que le noyau de l’atome d’uranium peut être cassé sous l’impact d’un neutron.

Le premier réacteur nucléaire civil voit le jour en 1951, aux Etats-Unis.

La première connexion d'une centrale nucléaire au réseau électrique à lieu en juin 1954, à Obninsk (URSS). Elle avait une puissance de 5 Mégawatts.

En France, le premier réacteur à voir le jour fut celui de Marcoule (Provence) en janvier 1956; la même année la centrale de Sellafield (Royaume-Uni) entre en fonction; puis le réacteur nucléaire de Shippingport (États-Unis) en 1957.

Entre 1970 et 1990, la Génération II de réacteurs est déployée.

Elle correspond à la majorité du parc en exploitation dans le monde, aujourd'hui.

Cette génération est née de la nécessité apparue dans les années soixante-dix de rendre l'énergie nucléaire compétitive et de diminuer la dépendance énergétique de certains pays au moment où des tensions importantes sur le marché des énergies fossiles se faisaient jour.

Cette époque fut celle du déploiement des réacteurs à eau sous pression (REP) et des réacteurs à eau bouillante (REB), qui constituent ensemble, aujourd'hui, plus de 85% du parc électronucléaire mondial.

La troisième génération représente l'état de l'art industriel constructible le plus avancé.

Il s'agit de réacteurs dits « révolutionnaires » : ils bénéficient du retour d'expérience et de la maturité industrielle des réacteurs à eau de la deuxième génération, tout en intégrant les spécifications les plus avancées en matière de sûreté.

Sachant que la deuxième génération témoigne déjà dans les faits d'un très haut niveau de sûreté.

Imaginés dans les années 90, les réacteurs de troisième génération commencent à se déployer.

C'est notamment le cas du réacteur EPR, European Pressurized water Reactor, qui sera construit en France sur le site de Flamanville. Le chantier doit débuter à la fin de l'année 2007 pour une mise en service en 2012.

Dans la nature, la plupart des éléments sont stables, mais certains ont des protons ou des neutrons en trop (et parfois même les deux) : il sont instables, et ne peuvent rester dans cet état, c'est pourquoi il se désintègrent (par exemple, l'uranium 238 se transforme spontanément en plomb 206).

La première définition de radioactivité connue est celle de Marie Curie : « phénomène physique naturel au cours duquel des atomes se désintègrent pour produire de l’énergie et des rayonnements».

Cette désintégration s'accompagne de différentes émissions :

* Emissions Alpha : On parle de radioactivité α lorqu'il y a production et éjection d'un noyau d'hélium (deux protons et deux neurons),

* Emissions Beta- : Elle intervient par la transformation dans le noyau d'un neutron en proton, le phénomène s'accompagnant de l'émission d'un électron,

* Emissions Beta+ : La radioactivité β+ est la transformation d'un proton en neutron, le phénomène s'accompagnant de l'émission d'un positron.

De plus, ces émissions de particules s'accompagne de rayons gamma (onde électromagnétique très énergétique)

Un élément radioactif (par exemple, l'iode 131) perd petit à petit sa radioactivité : plus le temps passe, plus de noyaux serons désintégrés: c'est la demi-vie.

Pour notre exemple, elle est de 8 jours, donc au bout de 8 jours, la moitié des noyaux se sera transformée, puis 8 jours plus tard il ne restera qu'un quart des noyaux, puis encore 8 jours plus tard il n'en restera qu'un huitième, ect...

La demi-vie varie selon les éléments : de 4,5 milliard d'annés pour l'uranium 238 à quelques millisecondes pour le Roentgenium.

La radioactivité se mesure en becquerels (Bq). Un becquerel correspond à une désintégration par seconde.

On utilise également le gray (Gy), pour mesurer la quantité de rayonnement absorbés.

D'où vient la radioactivité ?

On estime qu'environ 77% de la radioactivité reçue par un homme est d'origine naturelle.

Origine de la Radioactivité | Quantité reçue* (en mSv**) | Pourcentage |

Radon (gaz naturel radioactif) | 1.3 | 42 % |

Irradiation d'origine médicale (scanners, radios...) | 0.6 | 20 % |

Eléments absorbés par l'alimentation | 0.5 | 16 % |

Rayonnement cosmique | 0.4 | 13 % |

Rayonnement interne | 0.2 | 6 % |

Origines artificielles (sauf nucléaire civil) *** | 0.1 | 3 % |

Energie nucléaire civile | 0.01 | 0.3 % |

TOTAL | 3.1 | 100 % |

* Pour un an, (source OMS)

** Le Sievert (Sv) est une unité mesurant les effets biologiques des rayonnements sur un organisme exposé. Un milli sievert (mSv) est égal à 0.001 Sv

*** Industries minières diverses, retombées atmosphériques des essais nucléaires militaires, instruments de mesure...

Les effets de la Radioactivités :

Jusqu'à présent, les expériences à propos des faibles doses ont été peu concluantes.

La radioactivité étant si proche que celle présente naturellement, le nombre de cancers ne permet pas de dire s'il aurait été moins important pour une radioactivité moindre.

Pour les expositions brèves, seuls les morts survenus immédiatement, quelques semaines ou quelques mois après peuvent être réellement attribuées à ces expositions.

Par ailleurs, pour les effets de radiations, les expériences ont été menée sur des souris car la sensibilité des cellules des souris sont sensiblement la même que celle de l'homme.

Les enfants sont les plus sensibles car lors de la croissance, beaucoup de cellules sont en divisions, par conséquents les radiations.

La plupart des lésions produites au niveau de l'ADN sont réparées par la cellule, cependant la dose de radiations et le débit jouent un rôle important : si l'organisme reçoit une forte dose en peu de temps, il y a un risque de saturation de mécanismes de réparation.

C'est pourquoi à dose équivalente, une réception étalée sur le temps aura moins d'effet qu'en une fois.

Les effets sur les tissus vivants :

Schéma partiel d'une molécule d'ADN

Au niveau cellulaire, la lésion de l'ADN peut provoquer la modification de l'information génétique ou mutation, ou bien une perte de viabilité (mort cellulaire).

La plupart des lésions produites au niveau de l'ADN sont réparées par la cellule, cependant la dose de radiations et le débit jouent un rôle important : si l'organisme reçoit une forte dose en peu de temps, il y a un risque de saturation de mécanismes de réparation.

C'est pourquoi à dose équivalente, une réception étalée sur le temps aura moins d'effet qu'en une fois.

A dose égale de rayonnements absorbés, les cellules ont une sensibilité différente : plus elles se divisent, plus elles sont radiosensible, c'est le cas de la moelle osseuse, des cellules reproductrices et du tissu embryonnaire.

Les effets à seuil

Ils se manifestent dans un délai qui va de quelques heures à plusieurs mois après l'irradiation. Leur délai d'apparition correspond à la durée de vie de la cellule en question.

Cette durée est très variable d'un type cellulaire à l'autre : 15 jours pour la peau, 74 jours pour les spermatozoïdes.

Ce sont des effets à seuil, c'est-à-dire qu'ils ne surviennent qu'au-dessus d'une certaine dose.

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