Définitions

Une centrale nucléaire est un site industriel qui utilise la fission de noyaux atomiques pour produire de la chaleur, dont une partie est transformée en électricité (entre 30 % et 40 % en fonction de la différence de température entre la source froide et chaude). C'est la principale mise en œuvre de l'énergie nucléaire dans le domaine civil.

Une centrale nucléaire est constituée d'un ou plusieurs réacteurs nucléaires dont la puissance électrique varie de quelques mégawatts à environ 1 500 mégawatts (pour les réacteurs actuellement en service).

Un accident nucléaire, ou accident radiologique, est un événement qui risque d’entraîner une émission de matières radioactives ou un niveau de radioactivité susceptible de porter atteinte à la santé publique.

Les « accidents nucléaires » peuvent survenir dans un site de l'industrie électronucléaire (une usine d'enrichissement de l'uranium, une centrale nucléaire, une usine de traitement du combustible usé, un centre de stockage de déchets radioactifs) ou dans un autre établissement exerçant une activité nucléaire (site militaire, hôpital, laboratoire de recherche, etc.), ou encore dans un sous-marin, porte-avions ou brise-glace à propulsion nucléaire. Les accidents peuvent aussi se produire lors des transports de matières radioactives (notamment à usage médical, mais également combustible nucléaire, déchets radioactifs ou armes nucléaires).

 

L'échelle internationale des événements nucléaires (INES, de l'anglais International Nuclear Event Scale) sert à mesurer la gravité d'un accident nucléaire.

Cette échelle compte huit niveaux de gravité notés de 0 à 7. Pour des événements quantifiables et de nature comparable, l'échelle est logarithmique, un niveau correspondant à un facteur 10. Néanmoins, l'échelle est plafonnée à 7. Ainsi même si le rejet de contaminants dans l'environnement lors de la catastrophe de Tchernobyl en 1986 a atteint 100 fois le seuil de déclenchement du niveau 7, l'échelle n'a pas été extrapolée au niveau 9.

Élaborée en 1990 et mise en application au plan international en 1991, l’INES est maintenant appliquée par une cinquantaine de pays.

INES est un outil de communication. Elle est destinée à faciliter la perception par les médias et le public de l'importance en matière de sûreté des incidents et des accidents nucléaires. Selon l'autorité de sûreté nucléaire (ASN), le nombre d'incidents déclarés ne constitue pas un outil d'évaluation de sûreté et ne peut, en aucun cas, servir de base à des comparaisons internationales.

 

Echelle Internationale de Evénements nucléaires
Echelle Internationale de Evénements nucléaires

Selon le contexte d'usage, le terme d’énergie nucléaire recouvre deux sens différents :

  • au niveau microscopique, l’énergie nucléaire est l’énergie associée à la force de cohésion des nucléons, la force nucléaire forte (protons et neutrons) au sein du noyau des atomes. Les transformations du noyau libérant cette énergie sont appelées réactions nucléaires. La force nucléaire faible, elle, régit les réactions entre particules et neutrinos ;
  • au niveau macroscopique, l’énergie nucléaire correspond, d’une part à l’énergie libérée par les réactions de fusion nucléaire au sein des étoiles, d’autre part aux usages civils et militaires de l’énergie libérée lors des réactions de fission ou de fusion du noyau atomique.

Un réacteur nucléaire est un dispositif dans lequel une réaction en chaîne est initiée, modérée et contrôlée par l'humain — ou par la nature, comme dans le seul cas actuellement connu du réacteur nucléaire naturel d'Oklo — contrairement à une bombe atomique, où la réaction en chaîne se produit en une fraction de seconde.

Les applications des réacteurs nucléaires comprennent essentiellement :

  • la production de chaleur, qui elle-même alimentera un autre usage (production de vapeur pour un travail mécanique ou la production d'électricité, production d'eau douce par dessalement (voir centrale nucléaire…) ;
  • la production de plutonium à usage civil (combustible MOX) ou militaire (bombe atomique) ;
  • la production de neutrons libres ou d'isotopes radioactifs, utilisés pour la recherche et en médecine (réacteurs de recherche).

Les principales applications sont la production d'électricité et la propulsion nucléaire navale de navires, militaires (sous-marins nucléaires,porte-avions…) ou civils (brise-glace notamment).

Depuis les années 1950, de nombreux réacteurs nucléaires fonctionnent dans le monde sur le principe de la fission nucléaire pour produire de l'électricité. Pendant ces 50 dernières années, différentes technologies et filières de réacteurs civils ont été développées.

 

Une réaction nucléaire est une transformation d'un ou plusieurs noyaux atomiques, elle se distingue d'une réaction chimique qui concerne les électrons ou les liaisons entre les atomes. Dans une réaction nucléaire, deux noyaux atomiques entrent en collision et produisent des produits différents des particules originelles. En principe, plus de deux particules pourraient entrer en collision, mais cela est beaucoup moins probable.


Dans le cas de la radioactivité, la transformation est spontanée, mais dans le cas d'une réaction nucléaire, elle est produite par une particule mouvante. Si les particules se séparent après la collision sans être transformées, le processus n'est pas une réaction, mais une collision élastique.
Dans les réacteurs de centrales nucléaires on parle improprement de combustion et de combustible nucléaire.

La fission nucléaire est le phénomène par lequel le noyau d'un atome lourd (noyau qui contient beaucoup de nucléons, tels les noyaux d'uranium et de plutonium) est divisé en plusieurs nucléides plus légers, généralement deux nucléides. Cette réaction nucléaire se traduit aussi par l'émission de neutrons et un dégagement d'énergie très important (≈ 200 MeV, à comparer aux énergies des réactions chimiques qui sont de l'ordre de l'eV).

La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le radium, est un phénomène physiquenaturel au cours duquel des noyaux atomiques instables, dits radioisotopes, se transforment spontanément (« désintégration ») en dégageant de l'énergie sous forme derayonnements divers, pour se transformer en des noyaux atomiques plus stables ayant perdu une partie de leur masse. Les rayonnements ainsi émis sont appelés, selon le cas, des rayons α, des rayons β ou des rayons γ.

Les radioisotopes les plus fréquents dans les roches terrestres sont l'isotope 238 de l'uranium (238U), l'isotope 232 du thorium (232Th), et surtout l'isotope 40 du potassium(40K). Outre ces isotopes radioactifs naturels encore relativement abondants, il existe dans la nature des isotopes radioactifs en abondances beaucoup plus faibles. Il s'agit notamment des éléments instables produits lors de la suite de désintégrations des isotopes mentionnés, par exemple de divers isotopes du radium et du radon.

Un des radioisotopes naturels les plus utilisés par l'homme est l'isotope 235 de l'uranium (235U) qui se trouve dans la nature en faible concentration (<1 %) associé à l'isotope 238U, mais dont on modifie la concentration par des techniques d'enrichissement de l'uranium pour qu'il puisse servir à la production d'énergie nucléaire civile et militaire.

Un autre radioisotope naturel est le radiocarbone, c'est-à-dire l'isotope 14 du carbone (14C). Ce dernier est constamment produit dans la haute atmosphère par des rayons cosmiques interagissant avec l'azote, et se détruit par désintégrations radioactives à peu près au même taux qu'il est produit, de sorte qu'il se produit un équilibre dynamique qui fait que la concentration du 14C reste plus ou moins constante au cours du temps dans l'air et dans les organismes vivants qui l'ingérent (photosynthèse, nutrition...). Une fois un organisme mort, la concentration en 14C diminue dans ses tissus, et permet de dater le moment de la mort. Cette datation au radiocarbone est un outil de recherche très prisé enarchéologie et permet de dater avec une bonne précision des objets organiques dont l'âge ne dépasse pas 50 000 ans.

Les rayonnements α, β et γ produits par la radioactivité sont des rayonnements ionisants qui interagissent avec la matière en provoquant une ionisation.

L'irradiation d'un organisme entraîne des effets qui peuvent être plus ou moins néfastes pour la santé, selon les doses de radiation reçues, la durée d'exposition (aiguë ou chronique) et le type de rayonnementconcerné. Elle peut être associée à une contamination radioactive surfacique (fixée ou non fixée), ou volumique (appelée aussi atmosphérique).

 

La radioprotection désigne l'ensemble des mesures prises pour assurer la protection de l'homme et de son environnement contre les effets néfastes des rayonnements ionisants.

 

Les trois principes fondamentaux de la radioprotection, liés à la source et quelle que soit la situation, sont :

  • la justification. Les sources de rayonnements ionisants ne doivent pas être utilisées s'il existe d'autres alternatives (par exemple, pas deradiographie si des résultats similaires sont obtenus avec une échographie) ; de plus, les sources radioactives sont maintenant strictement interdites dans les produits de la vie courante (mais certains anciens détecteurs de fumée, certains anciens paratonnerres, ... peuvent en contenir).
Dans le cas des analyses médicales, c'est au médecin de faire la balance entre le bénéfice et le risque, le bénéfice que le patient retire de l'examen doit être supérieur au risque radiologique ;
  • l'optimisation. C'est la recherche de l'exposition minimum nécessaire, elle correspond au principe ALARA (As Low As Reasonably Achievable) ;
  • la limitation. Il existe des limites annuelles d'exposition à ne pas dépasser : elles sont les plus basses possibles, afin d'éviter l'apparition d'effets stochastiques. Chaque pays définit des limites réglementaires en fonction des recommandations de la CIPR.