TPE : Un accident nucléaire
et ses conséquences
I. Les réactions sur la centrale et ses abords après l'accident
1. Dans les premiers moments
Dans les premiers moments il faut d'abord se rendre compte de la situation en effectuant des mesures de radioactivité sur le terrain, ceci permettant de mieux prendre en compte le risque et donc d'agir le plus vite et le mieux possible. Ces mesures permettent d'établir un périmètre de sûreté plus ou moins étendu et de donner des doses d'iode plus où moins importantes.
Les mesures permettent aussi de prévoir la contruction de protections grâces à des matériaux spéciaux de différentes épaisseurs.
* Quelle est l'unité de mesure de la radioctivité d'un milieu ?
La radioactivité provient de la désintégration spontanée d'atomes. Dans une substance radioactive, si on observe en moyenne une désintégration par seconde, on dit que cette substance a une activité de 1 Becquerel (Bq). L'activité d'une substance va dépendre directement de la quantité de matière radioactive, qu'elle soit solide, liquide ou gazeuse.
* Comment et avec quel matériel peut on mesurer la radioctivité d'un milieu ?
Le Compteur Geiger est instrument servant à mesurer les particules émises par les rayonnements α, β et γ. L’unité affichée est généralement le (micro-)Sievert/h. Mais elle peut être aussi une autre unité moins fréquente et obsolète comme le Rem qui est encore utilisé aux Etats-Unis.
* Comment isoler les radiations autour de la centrale ?
Notre expérience consiste à observer si des matériaux tels que le plomb, le fer et l'aluminium, peuvent empêcher les rayons radioactifs de se propager dans la nature.
Pour cela, nous avons mesuré la radioactivité.
Matériel :
- Compteur Geiger Quartex RD 8901 : détecte les particules β et les rayonnements X et γ (en μR/h)
- Compteur Geiger Conrad γ : détecte les rayons γ (en μSv/h)
- Sklodowskite
- roche du Morbihan
- Plaques de fer, aluminium et plomb
Nous avons pris cinq mesures de la radioactivité des pierres à chaque fois pour obtenir une valeur moyenne à cause du facteur aléatoire du nombre de désintégrations.
Dans un premier temps, nous avons mesuré la radioactivité de l'air ambiant. on appelle cette valeur le "bruit de fond".
Dans un second temps, nous avons mesuré la radioactivité des pierres suivantes : Sklodowskite et roche du Morbihan
Dans un troisième temps, nous avons réalisé de nouvelles mesures cette fois-ci en interposant, entre la pierre et la compteur, des plaques de Plomb, Auminium et Fer à diférentes épaisseurs : 5mm, 10mm et 15mm. Nous avons soustrait le bruit de fond aux valeurs moyennes trouvés afin de n'avoir que la mesure de la radioactivité de la pierre.
Nous avons choisi la sklodowskite car c'est une pierre de formule CuH2(UO2)(si2O4)2 8H2O et qui est composé a 55,44% d'uranium.
- Les résultats de notre expérience
| Conrad (Noir) (µSv/h) | ||
| Air ambiant | 0,12 | (bruit de fond) |
| Sklodowskite | ||
| Seule | 0,19 | |
| 5mm de Pb | 0,16 | baisse de 15% |
| 10mm de Pb | 0,15 | baisse de 21% |
| 15mm de Pb | 0,1 | baisse de 47% |
| Bleu (Quartex)(µRem/h) | ||
| Air ambiant | 12,8 | (bruit de fond) |
| Sklodowskite | ||
| Seule | 163,2 | |
| 5mm de Pb | 34,4 | baisse de 78% |
| 10mm de Pb | 25,4 | baisse de 84% |
| 15mm de Pb | 18,4 | baisse de 89% |
- Interprétation des résultats de l'expérience
On observe que la présence de plomb entraine une baisse de la radioactivité mesurée par les compteurs geiger. Le plomb est donc un isolant partiel. Plus la couche de plomb est épaisse, moins les rayons gamma passent. Les rayons gamma sont les rayons les plus pénétrants. Au vu de ces résultats on comprend ainsi pourquoi le coeur du réacteur d'une centrale nucléaire est isolé par du plomb.
* Empêcher la formation de Corium
Après un accident nucléaire, lorsque le circuit de refroidissement ne fonctionne plus, l'oxyde d'Uranium rentre en fusion à une température environ égale à 3000°C, ce qui crée le corium. Pour arrêter la formation de ce corium, il faut refroidir l'Uranium, donc, il faut mettre en place un moyen d'urgence de refroidissement, ainsi, si les conditions géologiques de la région le permettent, on peut arroser le réacteur avec de l'eau, ce qui a été réalisé à Fukushima lors de l'accident du 11 mars 2011 au Japon.
* Empêcher l'explosion
Après un accident nucléaire, et après la formation de corium, deux cas de figures se présentent :
- soit le corium est refroidi rapidement.
- soit le corium ronge le fond de la cuve et la traverse, puis fait de même avec la dalle de béton de la centrale, la pression monte à l'interieur de l'enceinte de confinement et si la pression
ne baisse pas il y a risque d'explosion.
2. Sur le long terme : Qu'est-ce qui a contaminé ? Pourquoi ? Comment décontaminer ? Pendant combien de temps ?
On peut parler de contamination à partir du moment où on retrouve des substances radioactives dans un milieu ou à la surface d'un objet. Il existe deux types de contamination : la contamination interne et la contamination externe.
* Quels sont ces différents types de contamination ?
*Une contamination externe a lieu par contact avec une substance radioactive. Les rayons bêta (β) et surtout alpha
(α) étant peu pénétrants, les effets seront intenses mais ne se feront pas sentir en profondeur. Une contamination externe produira donc des brûlures superficielles de la peau.
C'est ce qu'expérimenta involontairement Henri Becquerel.
*Une contamination interne se produit de trois façons :
- par l'inhalation de substances ou poussières radioactives;
- par ingestion, lorsqu'elles sont contenues dans les aliments absorbés ou bien déposées sur un objet porté à la bouche;
- par blessure avec un objet contaminé ou lorsqu'elles souillent une plaie existante.
* Notion de période radioactive
La période radioactive, ou période d'un isotope radioactif, est le temps nécessaire pour que la moitié des atomes se désintègrent naturellement.
Cette propriété ne dépend pas des conditions d'environnement, telles que température, pression, champs, mais uniquement de l'isotope considéré.
Le nombre d’atomes d’un isotope radioactif qui se désintègrent naturellement pendant une certaine durée ne dépend donc que du nombre d’atomes initial. Par conséquent, la décroissance de ce nombre d’atomes suit une décroissance exponentielle.
La période peut varier considérablement d'un isotope à l'autre, depuis une fraction de seconde à des millions ou des milliards d'années, ou même bien davantage.
| isotope | période | |
|---|---|---|
| iode | 131I | 8,02 jours |
| krypton | 85Kr | 10,70 ans |
| tritium | 3H | 12,30 ans |
| carbone | 14C | 5 700 ans |
| plutonium | 239Pu | 24 000 ans |
| plutonium | 244Pu | 80,8 millions d'années |
| iode | 129I | 17 millions d'années |
| uranium | 235U | 710 millions d'années |
| uranium | 238U | 4,5 milliards d'années |
| thorium | 232Th |
14 milliards d'années |
Nous pouvons remarquer que la période radioactive de l'235U est très longue.
* Comment décontaminer ?
Il est possible de décontaminer une contamination externe par un nettoyage soigné d'un local, du matériel ou d'une personne ayant subi une contamination externe.
Les produits du nettoyage, les poussières et autres substances contaminées enlevées seront placées dans des conteneurs étanches et destinées à être traitées comme des déchets généralement de faible activité.
Il est impossible de décontaminer une personne ayant subi une contamination interne car il est trop tard. On peut en revanche en limiter parfois
l'effet, par exemple dans le cas du tritium en buvant beaucoup d'eau.
