Catastrophe de Tchernobyl: les causes

L'accident s'est produit lors d'un exercice qui avait pour but de prouver que l'on pouvait relancer la centrale d'elle même suite à une perte totale du réseau électrique. L'objectif était d'utiliser l'énergie cinétique du turbo-alternateur pour relancer les pompes de recirculation primaires. Les réacteurs RBMK sont instables à faible puissance avec du combustible peu enrichi comme c'était le cas. Cet exercice a été conduit à une puissance trop faible et en plein pic Xénon et Iode : on qualifie ce phénomène d' "empoisonnement du réacteur". La conduite à prendre à ce stade aurait été d'arrêter le réacteur pendant 1 à 2 jours en maintenant un refroidissement permanent le temps que l'Iode et le Xénon se désintègrent naturellement.

Le réactif de l'explosion est le liquide caloporteur, en l'espèce de l'eau légère. La chaleur aurait provoqué la radiolyse de l'eau, puis la recombinaison de l'hydrogène et de l'oxygène libérés aurait provoqué l'explosion qui a soulevé la dalle de béton recouvrant le réacteur. Selon d'autres experts, l'explosion serait une explosion de vapeur, conduisant aux mêmes conséquences. Le graphite incandescent après l'explosion a fait fondre les crayons d'uranium, en zirconium et s'en est suivie la fusion de l'uranium lui même qui dégagea des gaz et particules hautement radioactifs qui ont contribué à la contamination des nuages. L'incendie a été entretenu par la suite par la combustion du graphite. L'explosion n'a rien de nucléaire : si le point de départ est bien une réaction nucléaire en chaîne, c'est bien une réaction chimique, et non nucléaire qui a provoqué la catastrophe.

Suite à l'accident, de grandes quantités de radioisotopes, radioactifs (et pour certains, extrêmement toxiques de surcroît), ont été libérées dans l'atmosphère. L'accident qui s'est produit à la centrale nucléaire de Tchernobyl dans le réacteur n°4 est ainsi classé au niveau le plus élevé (le niveau 7) dans l’échelle INES qui mesure la gravité des accidents nucléaires.

Conception et construction du réacteur [modifier]

Schéma de principe d'un RBMK

Le réacteur de la tranche n^o 4 est de type RBMK 1000 (réacteur de grande puissance à tubes de force). Par sa conception, ce type de réacteur présente plusieurs points faibles :

• Son coefficient de vide est positif à basse puissance et dans certaines conditions de fonctionnement (contrairement aux réacteurs RBMK plus récents) : si des bulles se forment dans le fluide caloporteur, la réaction tend à s'emballer. Les opérateurs de la centrale n'en étaient pas au courant. Cet état de fait a les origines suivantes.
  • D'une part, le modérateur prépondérant est le graphite qui est solide et peu sensible en volume aux variations de température.
  • D'autre part, pour pouvoir utiliser de l'uranium 235 peu enrichi, le réseau en fonctionnement est proche de l'optimum de modération.
  • Ces dispositions étaient considérées comme bonnes par les concepteurs parce qu'elles rendent le réseau relativement peu sensible aux variations du taux de vide dans le cours du fonctionnement normal du réacteur. En effet, le taux de vide est variable en fonctionnement; plus la puissance est élevée, plus la pression de vapeur est basse et plus le taux de vide est élevé dans le cœur. Dès lors si l'augmentation du taux de vide déprime fortement la réactivité (soit un effet de vide fortement négatif), une augmentation de la puissance nécessite une manœuvre importante des absorbants de contrôle pour compenser et accompagner la montée en puissance du réacteur. A contrario une relative insensibilité de la réactivité du cœur au taux de vide facilite la régulation d'ensemble en limitant la nécessité de faire varier trop fréquemment la réactivité du cœur au moyen des absorbants de contrôle ce qui est une bonne chose du point de vue de la régulation d'ensemble de la centrale.
  • Dans certaines configurations toutefois on peut se trouver avec un cœur surmodéré dans lequel la disparition d'atomes d'hydrogène modérateurs et celle d'atomes d'oxygène absorbants, induites par l'augmentation du taux de vide dans le cœur, provoquent une augmentation de la réactivité.

• Le graphite utilisé comme modérateur est inflammable à haute température.
• Le système d'arrêt d'urgence du réacteur est particulièrement lent (20 secondes). Ce système d'arrêt d'urgence est assuré par le déplacement de barres modératrices, dites barres de contrôle, qui descendent dans le cœur du réacteur. En outre, dans certaines situations les barres de contrôle accroissent la réactivité durant la première phase de leur descente dans le cœur. Cette particularité a été un facteur aggravant de l'accident car les opérateurs ont ainsi été trompés : ils disposaient sans le savoir d'un accélérateur et non pas d'un frein de la réaction nucléaire en chaîne. Dans les centrales du même type que les centrales françaises, ces barres descendent sous la seule action de la gravité en cas d'urgence. De ce fait, elles mettent environ 1 seconde à atteindre leur efficacité maximale.
• La centrale de Tchernobyl n'avait pas d'enceinte de confinement, contrairement à la plupart des centrales actuelles ; c'est ce qui a permis aux rejets radioactifs de s'échapper aisément dans l'environnement.

Outre ces problèmes de conception, la construction de la centrale a été réalisée sans respecter les normes en vigueur. Un rapport confidentiel de 1979, signé par le directeur du KGB Iouri Andropov et cité par Nicolas Werth^[3], souligne que « divers chantiers de construction réalisant le bloc n^o 2 de la centrale atomique de Tchernobyl mènent leurs travaux sans aucun respect des normes, des technologies de montage et de construction définies dans le cahier des charges»^[4].

En 1983, l'« acte de mise en exploitation expérimentale » du réacteur n° 4 de la centrale de Tchernobyl est signé alors que « toutes les vérifications n'avaient pas été achevées.»^[3]

Cause directe de l'accident [modifier]

Une expérience était en cours sur le réacteur n° 4, pour tester l'alimentation électrique de secours qui permet au réacteur de fonctionner en toute sécurité pendant une panne de courant. La puissance thermique^[5] du réacteur avait été réduite de 3 200 MW à 1 000 MW dans le cadre de ce test dans la nuit du 25 au 26 avril.

L'accident s'est alors produit suite à une série d'erreurs commises par les techniciens de la centrale. Les opérateurs ont notamment violé des procédures garantissant la sécurité du réacteur et donc de la centrale. Enfin, depuis sa mise en service en 1977, la centrale est dirigée par Viktor Petrovitch Brioukhanov, un ingénieur en thermodynamique et non un spécialiste du nucléaire. Il fait partie d'une génération d'hommes promus grâce à « leur volontarisme militant, qui consistait d'abord et avant tout à remplir et dépasser le plan de production, nonobstant le respect des normes de construction ou de sécurité. »^[3]

Chronologie des événements [modifier]

• 25 avril 1986, 13h05 : Dans le cadre de l'expérience prévue, la puissance du réacteur est stabilisée autour de 1 600 MW.
• 23h10 : La puissance est encore abaissée à 500 MW. Cependant, la puissance de sortie chute brutalement à 30 MW, ce qui provoque un empoisonnement du réacteur au xénon. Les opérateurs essaient alors de rétablir la puissance, mais le xénon-135 accumulé absorbe les neutrons et limite la puissance à 200 MW. Pour débloquer la situation, les opérateurs retirent les barres de carbure de bore, qui servent à contrôler la température du réacteur, au-delà des limites de sécurité autorisées.
• 26 avril 1986, entre 01h03 et 01h07 : Deux pompes supplémentaires du circuit de refroidissement sont enclenchées pour essayer de faire augmenter la puissance du réacteur. C'est le dernier moment pour arrêter le réacteur et le sauver.
• 01h19 : Pour stabiliser le débit d'eau arrivant dans les séparateurs de vapeur, la puissance des pompes est encore augmentée. Le système demande l'arrêt d'urgence. Les signaux sont bloqués et les opérateurs décident de continuer.
• 01h23 : L'essai prévu commence. Les vannes d'alimentation en vapeur de la turbine sont fermées, ce qui a fait augmenter la pression dans le circuit primaire.
• 01h23 et 40s : L'opérateur en chef ordonne l'arrêt d'urgence. Les barres de contrôle sont descendues, sans grand effet : en effet, le réacteur est déjà bien trop chaud, ce qui a déformé les canaux destinés aux barres de contrôle ; celles-ci ne sont descendues qu'à 1m50 au lieu des 7 m normaux.
• 01h23 et 44s : La radiolyse de l'eau conduit à la formation d'un mélange détonnant d'hydrogène et d'oxygène. De petites explosions se produisent, éjectant les barres permettant le contrôle du réacteur. « En 3 à 5 secondes, la puissance du réacteur centuple. »^[6] Les 1 200 tonnes de la dalle de béton recouvrant le réacteur sont projetées en l'air et retombent de biais sur le cœur de réacteur, qui est fracturé par le choc.

Un incendie très important se déclare, tandis qu'une lumière aux reflets bleus se dégage du trou formé.

Les techniciens présents sur place, ainsi que Brioukhanov réveillé à 1h30, ne saisissent pas immédiatement l'ampleur de la catastrophe. Ce dernier appelle le ministère de l'Énergie à 4h en déclarant que « Le cœur du réacteur n'est probablement pas endommagé. »^[3]. Il reçoit pour ordre de maintenir le refroidissement par eau du réacteur; cet ordre, que Brioukhanov persistera à appliquer toute la journée, n'aura pour effet que de libérer plus de radio-éléments dans l'atmosphère et de noyer les installations souterraines communes aux réacteurs 3 et 4, menaçant gravement le fonctionnement et l'intégrité du réacteur 3. L'ingénieur en chef responsable du réacteur 3 prendra, au cours de la journée et contre les directives de Brioukhanov, la décision de faire passer ce réacteur en arrêt à froid, permettant ainsi de le sauver d'une destruction certaine, au vu de la destruction progressive des installations.