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27 janvier 2010 3 27 /01 /janvier /2010 22:25

Je ne vais pas parler ici de la fusion nucléaire ni d'autres sources d'énergie nucléaire qu'on pourrait imaginer, je garde ça pour une section spéciale. Bon, on y va ?


I L'énergie nucléaire de la mine au foyer

II Les problèmes du nucléaire

III Alors, pour ou contre le nucléaire ?


I L'énergie nucléaire de la mine au foyer


1) Descente dans une mine d'uranium

2) Transport

3) Enrichissement

4) La réaction de fission

5) La machine à vapeur

6) L'alternateur

7) La fée électricité


C'est qu'elle fait un sacré trajet l'énergie nucléaire avant d'arriver dans nos maisons sous forme d'électricité. Voyons donc comment un pauvre bout de roche arrive à faire tourner un sèche-cheveux.


1) Descente dans une mine d'uranium


Même dans une mine d'uranium, la concentration de ce dernier n'est pas suffisante pour faire de la radioactivité le principal danger. On rencontre des mines d'uranium à ciel ouvert, d'autres souterraines.


uranium mine
Une mine d'uranium à ciel ouvert. Ici, le bassin d'eau n'a pas la couleur turquoise assez inquiétante que l'on peut parfois croiser.


L'uranium peut être extrait par des techniques conventionnelles, parmi lesquelles l'utilisation de haveuses, machines de forage avec une grosse fraise, et d'explosifs.


uranium miners

Même avec des machines modernes, il faut bien des mineurs pour faire tourner la mine. Différentes mesures peuvent être prises pour améliorer la sécurité, mais les conditions de travail restent difficiles.


Une partie importante du travail effectué sur la mine, c'est de passer de ça :

pechblende

Pechblende

à ça :

yellow cake
« Yellow cake ». Attention, ne pas manger.


Le « yellow cake », qui n'est pas toujours jaune d'ailleurs, est une pâte constituée en majeure partie d'uraninite, de formule UO2. Et c'est là que ça se gâte : en purifiant le minerai, on a concentré le matériau radioactif dans une zone précise, et plus c'est concentré, plus il y a de radiations émises par atome radioactif et par unité de temps. Désormais, il faut prendre ses précautions avec le minerai.


2) Transport


Le transport se fait par trains et cargos. Des escortes sont mises en place pour veiller à ce que la marchandise ne soit pas détournée. Les cargos fonctionnent au diesel, et les trains à l'électricité ou au diesel, selon les endroits (quoique pour les trains au diesel j'ai un doute). Les volumes transportés sont beaucoup moins importants que pour des marchandises telles que le charbon ou les céréales : en effet, il y a besoin de peu d'uranium pour faire tourner une centrale nucléaire.


3) Enrichissement


On veut déclencher une réaction de fission sur l'uranium pour en tirer de l'énergie. Seulement voilà : la technique conventionnelle ne fait réagir que l'uranium dit « 235 » (la somme de ses nucléons, qui sont soit des protons soit des neutrons, vaut 235), et l'uranium 235 ne représente que 0,7% de l'uranium total ! On va donc « enrichir » cet uranium.


« Comment ça, enrichir ? »


Enrichir l'uranium, ça veut dire faire augmenter le nombre d'atomes d'uranium 235, qui est le seul que l'on puisse exploiter avec la méthode habituelle. Différentes techniques d'enrichissement existent, et elles permettent d'arriver à des taux de 3 à 5% d'uranium 235. Le reste, c'est principalement de l'uranium 238.

Certes je n'ai pas expliqué toute la chimie qu'il y a depuis la pechblende à l'uranium enrichi, mais je suis pas là pour vous noyer dans des détails techniques qui me gaveraient même moi, et puis l'apprentissage ça demande du temps.


4) La réaction de fission


Le principe est simple : on va envoyer des neutrons sur l'uranium, et les noyaux d'uranium 235 vont se scinder en deux gros morceaux...


-Attends, tu veux dire qu'avec un atome d'uranium, on aura DEUX atomes ? Ou...


Oui oui, c'est ça


-Mais c'est pas possible, « atome » ça veut dire « qu'on ne peut diviser », ça voudrait dire qu'on peut diviser un truc qu'on peut pas diviser !


On a appelé ça « atome » parce qu'au début, on pensait que c'était indivisible. Puis on a vu que c'était pas le cas et qu'il y avait pas mal de « briques » pour construire un atome, et il en reste à mon avis beaucoup à découvrir. On a quand même gardé le nom « atome ». Einstein a d'ailleurs remarqué : « Il est plus facile de détruire un atome qu'un préjugé ! ». Du moins, c'est vrai pour les préjugés bien ancrés...


fission
Schéma bien classique de la fission nucléaire


Lors de la réaction, il y a une perte de masse du système. Cette perte de masse vient du fait que deux constituants de l'uranium se sont séparés. Elle se rattache à ce qu'on appelle l'énergie de liaison des deux constituants par la formule E=mc². Quant au lien profond entre force liante et énergie de masse, il n'est compris de personne, ou presque.


Cette énergie de masse va se transformer en énergie cinétique. C'est avec cette énergie cinétique que les neutrons produits pourront engendrer une nouvelle fission, mais ça finit par s'arrêter parce qu'au bout d'un moment, il n'y a plus assez d'énergie pour faire réagir les noyaux d'uranium 235.

Les noyaux d'uranium 238, quant à eux, vont bien aussi absorber des neutrons, et par je ne sais quel mystère radioactif, ces neutrons vont se transformer en protons. Au final, l'uranium nous laisse du plutonium, de l'américium, du curium...


Pour que la réaction soit plus rapide, en pratique, il faut ralentir les neutrons.


-Ben j'comprends pas, je vois pas pourquoi les ralentir ça les ferait plus réagir, plus ça fonce vite dans le noyau plus le noyau y sent passer !


Euh... C'est ce que je me disais aussi. Mais en imaginant des particules ponctuelles plutôt que des grosses boules, on peut aussi se dire que si le neutron va trop vite, il fonce tout droit sans avoir eu le temps de se faire prendre par des nucléons instables, comme un gros astéroïde qui passerait près de la Terre mais tellement vite qu'il a pas le temps de tomber dessus et qu'il continue son chemin.


Si l'énergie des neutrons est trop faible, elle ne déclenchera pas de réaction de fission. Le tout est de trouver un juste milieu entre un réacteur qui ne fait rien et un réacteur qui s'emballe. Pour éviter cette dernière possibilité, on glisse des barres de graphite dans le réacteur, vous savez, le truc noir dans les mines de crayon ! Quand c'est bien fait, ça stoppe net la réaction.


L'énergie cinétique récupérée va se transformer en énergie thermique, car c'est la tendance naturelle dans un milieu avec des collisions que l'énergie se transforme en énergie thermique. Cette énergie est malheureusement la plus difficile à exploiter, mais on connaît la solution ! Et c'est...


[Roulement de tambour...]



machine vapeur
La machine à vapeur !


… -_-


Mouais bon quand même, c'est le seul truc connu qui soit foutu d'exploiter l'énergie thermique. Mais c'est tellement vieillot, on devrait peut-être passer à autre chose.


5) La machine à vapeur


En fait, on se sert de l'énergie thermique pour chauffer de l'eau, l'eau se transforme en vapeur et exerce une forte pression qui va pousser un piston. Le piston arrivé au bout, on laisse sortir la vapeur, le piston redescend, et si c'est bien fait, on fait faire tourner une roue par un système de bielle. A noter que si on ne laisse pas sortir la vapeur, la chaudière explose ! Heureusement, ces accidents sont très rares.


Seulement voilà, ce qui nous intéresse avec notre centrale nucléaire, c'est surtout l'électricité ! Il va donc falloir convertir l'énergie mécanique en électricité. Notons au passage que certaines centrales, dites à cogénération, gaspillent moins d'énergie car on récupère une partie de l'énergie thermique qui aurait été perdue.


6) L'alternateur


Voici la machine qui permet de transformer l'énergie mécanique en énergie électrique :


alternateur

On appelle ça un alternateur.


-Il alterne quoi, l'alternateur ?


Ben... Il alterne pas grand-chose en fait. On l'appelle comme ça parce qu'il permet de créer un courant alternatif : au lieu d'avoir une tension et une intensité constante, la tension et l'intensité vont osciller suivant une belle sinusoïde...



sinusoide

C'est ça une sinusoïde. Ca vous dit quelque chose ?


Le phénomène utilisé est celui de l'induction magnétique : un champ magnétique tournant va créer un champ électrique alternatif, champ électrique qui va mettre en mouvement les électrons auparavant immobiles. Qu'est-ce qui sort ? Un courant électrique !


Au passage, quelques chiffres pour se faire une idée des pertes. Un peu moins d'un millième de la masse de l'uranium 235 est convertie en énergie lors de la fission. L'uranium 235 constitue grand maximum 5% de l'uranium total. Parmi l'énergie de masse perdue, seuls 33% fournissent de l'électricité. Et pourtant, la fission nucléaire reste la source d'énergie électrique la plus abondante que l'on maîtrise à ce jour.


7) La fée électricité


Quelle dut être la joie de tous ceux qui au début du XXème siècle, ont découvert les multiples usages de l'électricité ! Pour marquer ce réel progrès, les artistes publicitaires eurent souvent recours à des femmes comme allégories de l'électricité, et on leur donna le doux nom de « fée electricité ».


fee electricite

La fée électricité.


C'est qu'elle nous est drôlement utile, l'électricité ! Lumière, chauffage, machine à laver, lave-vaisselle, mais aussi télévision, ordinateurs... Les applications abondent, et beaucoup améliorent nos vies.


-Mais pourquoi l'énergie à tout faire c'est l'énergie électrique et pas l'énergie thermique ?


Parce qu'elle est beaucoup plus facile à transporter : plus rapide, et moins de pertes. C'est un avantage énorme quand on veut en donner l'accès à toute la population.


Et le sèche-cheveux alors ? Le courant électrique va faire chauffer des petites résistances en forme de fil simplement en passant à l'intérieur (on appelle ça l'effet Joule). La prise d'alimentation va aussi faire fonctionner un moteur qui va faire tourner une hélice. Cette hélice va brasser de l'air, l'air chauffe au contact des résistances, et il en sort un courant d'air chaud qui permet d'avoir une jolie chevelure après lavage (si c'est bien fait ^^).


Donc en gros, on est passé de ça :


pechblende

à ça :

brune cheveux

Oui je sais, ça reste très superficiel. Mais faut pas oublier que c'est ce pauvre bout de roche qui nous empêche d'avoir super froid chez soi en hiver ! A comparer bien sûr aux autres sources d'énergie, c'est un peu pour ça que je fais cette série d'articles aussi ^^.


Une centrale nucléaire fournit environ 1,5GW. En sachant qu'un foyer consomme en moyenne de 1kW à 1,5kW, une centrale nucléaire permet d'alimenter environ un million de foyers, et ce à moindre coût que de nombreuses autres sources d'énergie.


II Les problèmes du nucléaire


1) Récupération par l'armée

2) La gestion des déchets

3) Les ressources


1) Récupération par l'armée


Ah ça oui, un endroit où le plutonium et l'uranium abondent, comme dans les centrales nucléaires, c'est très avantageux pour des membres de l'armée qui veulent développer l'arme nucléaire. Et le problème, c'est que les personnes qui gèrent les centrales et l'armée sont un peu...alliées. En effet, les centrales nucléaires appartiennent à l'Etat, et quand le privé y met son nez, c'est pas mieux parce c'est une cohorte d'ingénieurs formés à être les bras droits scientifiques de la bourgeoisie qui débarquent, avec une mentalité obsédée par le fric, servile et peu soucieuse des dégâts environnementaux ou économiques que leurs actes peuvent amener, du moins pour la plupart qui se sont fait influencer à fond la caisse par les classes prépas ou universités d'élite, parce qu'ils ont été faibles.

Bon, reprenons. Il est clair que l'armée ne se gêne pas de piocher dans les centrales civiles pour trouver son combustible. Mais est-ce qu'elle s'en sert ? Jamais. Sauf pour des explosions nucléaires de petite taille, comme celles que les Etats-Unis ont utilisé pendant la guerre en Irak. A vrai dire, il plane un tel tabou sur les armes nucléaires de grandes puissance qu'il y a très peu de chances que l'on s'en serve. De la création d'une bombe nucléaire à son utilisation, il y a tout un tas de personnes qui peuvent bloquer la chaîne et dire non.

Je pense que le mieux qu'il y ait à faire est de continuer à donner une mauvaise image des armes nucléaires, car c'est l'image qui leur est due, et qui amènera l'humanité à les considérer de la manière la plus juste. Faire de la mauvaise pub pour la guerre est aussi une bonne chose.


2) La gestion des déchets


C'est probablement là la question la plus épineuse : que faire des déchets radioactifs ?


On a pensé il y a longtemps de les disperser dans l'océan, comme ça leur activité serait tellement réduite qu'ils n'émettraient pas de rayonnements avant très longtemps, et que lorsque rayonnement il y aura, l'émission se fera petit à petit. L'argument a été rejeté, probablement parce qu'on ne pouvait pas assez disperser ces déchets.


Mais je repense à l'idée-force du recyclage : « Arrêter de penser que la merde c'est de la merde. ». Tout comme des micro-organismes décomposent notre merde et la recyclent, on pourrait recycler les produits radioactifs en énergie ! Après tout ces trucs là ça chauffe, si on s'en servait ?


Plusieurs problèmes se posent. D'abord, des problèmes techniques : comment exploiter rapidement un produit qui va émettre une bonne partie de son énergie sur des milliers d'années ? Ben on peut pas. Ou alors faudrait accélérer la désintégration du produit, mais les techniques pour y arriver restent encore un sujet de recherche. Ensuite, il y a les problèmes humains : en France, la société privée de sous-traitance nucléaire Areva déclare pouvoir recycler 70% de ses déchets. Mais en réalité, elle n'en recycle que 10%. J'y vois bien là de la mauvaise volonté de la part des responsables.


On a aussi pensé à accélérer la désintégration des déchets, qui deviennent dès lors inoffensifs, juste pour faire disparaître le danger, sans recyclage. Les méthodes pour ce faire ne sont pas encore au point.


Les réacteurs au thorium de génération 4, toujours à l'état de projet, devraient quant à eux rejeter des déchets d'une durée de vie de 30 ans. Il suffirait donc de les confiner bien à l'écart de la biosphère et d'attendre qu'ils deviennent inoffensifs.


Des solutions plus lâches ont été imaginées. On pourrait envoyer tous ces déchets dans l'espace, mais cela coûterait très très cher à envoyer, et si jamais l'envoi échoue et que ça retombe, ce serait une catastrophe écologique pour toute la zone autour de la station de lancement.

On a aussi pensé, et très sérieusement cette fois ci, à enterrer tous les déchets dans un désert du Nevada, et à y mettre un monument pour dissuader les hommes de toutes civilisations et de tous niveaux technologiques à creuser. Complètement stupide : quand des archéologues voient une pyramide, ça les incite à la curiosité et ils peuvent se mettre en quête d'un trésor. Et ben là pareil : ça ne ferait qu'inciter les curieux à creuser.


3) Les ressources


Les ressources d'uranium exploitable sont limitées. Selon les sources, il nous en resterait jusqu'à encore 50 ou 100 ans. Il se pourrait même que les réserves d'uranium soient épuisées avant celles du pétrole. La fission nucléaire n'est pas une énergie renouvelable.


III Alors, pour ou contre le nucléaire ?


Je vais ici uniquement parler de la fission nucléaire pour faire plus simple.


1) Le discours des industriels

2) Ce que disent les opposants

3) Comment y voir clair au milieu des ténèbres ?


1) Le discours des industriels


Ils insistent sur les aspects positifs, souvent en exagérant. Je décèle chez eux une grande malhonnêteté. Je crois même que le plus grand problème du nucléaire, ce n'est pas tellement l'aspect technique ni encore moins physique, mais plutôt l'aspect moral. Le fait que les responsables comme les ingénieurs et les patrons cachent la vérité, refusent les interviews dérangeantes, et mentent aux autres comme à eux-mêmes.

Ce sont eux qui vont souvent rappeler qu'on se fait plus irradier dans un massif granitique en Bretagne ou à haute altitude en avion, que dans une centrale nucléaire où les doses sont rigoureusement contrôlées.


dosimetre

Deux dosimètres, qui comptent l'exposition du corps au rayonnements. Une fois la dose annuelle limite atteinte, on travaille dans son bureau où il n'y a vraiment plus grand chose à craindre côté irradiation.


Et il est vrai que les dispositifs de sécurité sont hautement perfectionnés, et toujours en perfectionnement. Mais ça peut aller jusqu'à l'abus. Je suis allé visiter l'ILL (Institut Laue Langevin), qui n'est pas une centrale nucléaire mais un laboratoire public qui se sert de la fission pour obtenir des neutrons rapides, neutrons qui sont destinés à sonder différents matériaux pour en connaître des caractéristiques bassement techniques. Les prises de photo étaient strictement interdites, même dans les bureaux où un flash n'aurait pas risqué de mettre le feu. Pire encore, certaines nationalités étaient interdites d'entrée : comprendre par là que si vous étiez Algérien, Irakien, Iranien... on vous refusait d'office le droit d'entrer dans l'ILL, même après rendez-vous. Que voulez vous, l'erreur est humaine...


Plutôt que de vous donner des citations, allez plutôt voir par là, vous saisirez mieux le discours :


Areva

CEA Jeunes


2) Ce que disent les opposants


Là encore, c'est pas tout blanc d'un côté, tout noir de l'autre. Il n'y a qu'à lire cette citation du collectif sortir du nucléaire :


« Or le nucléaire est très coûteux et prive de financement les vraies solutions. Y recourir, c’est donc condamner à l’échec la lutte contre le changement climatique. »


L'énergie nucléaire est au contraire la moins coûteuse de toutes les sources d'énergies électrique, du fait de sa capacité à produire beaucoup d'énergie avec pas grand chose. Mais dans cette dernière citation, on parlait plutôt de l'investissement dans le développement du nucléaire, or rien ne nous dit que les investissements nécessaires pour obtenir des énergies propres, renouvelables et productives, ne seront pas supérieurs. Quant à accuser le nucléaire d'être responsable du réchauffement climatique, c'est vraiment de la mauvaise foi : les transports mobilisés sont bien moins émetteurs de gaz à effet de serre que pour d'autres marchandises, et puis aller dire que la construction de centrales émet des gaz à effet de serre, c'est vraiment chercher la petite bête noire alors que le problème des déchets radioactifs est bien plus inquiétant. Mais à lire entre les lignes, on voit aussi que la personne qui a écrit ça voulait mettre en place de meilleures formes d'énergie, celle qu'elle appelle « les vraies solutions ».


Plus brutal est le style de Greenpeace :

« Le nucléaire met en péril notre planète. Il est dangereux, inutile et coûteux. Il faut impérativement y renoncer. »

Parler d'une façon aussi dogmatique, c'est mépriser la difficulté de la question du nucléaire, l'éventualité de la fusion, le recyclage des déchets, et c'est aussi se masquer le fait que le nucléaire a l'avantage d'être très productif. C'est aussi renoncer à la gestion des déchets nucléaires, qui seront encore là même si on abandonne ces technologies, je dirais même, surtout si on abandonne ces technologies. Les décroissants ne sauraient que faire d'un tel fardeau.


Ce qui à première vue m'a semblé une action gauchiste de la part de Greenpeace relève en réalité d'une certaine forme de courage bien orienté. Voici un extrait de ce que dit Le nouvel Obs du 25 Janvier 2010 :

« Les militants de Greenpeace, qui dénoncent depuis plusieurs mois des exportations de déchets nucléaires vers la Russie, ont perturbé lundi matin l'acheminement d'un convoi ferroviaire d'Areva qui faisait route vers le port de Cherbourg (Manche), a-t-on appris auprès de la police. »

« Le convoi attendu au port s'est retrouvé nez à nez avec un camion sur lequel était écrit "La Russie n'est pas une poubelle". »

« "Le "Kapitan Kuroptev", navire chargé d'apporter les déchets en Russie, n'aura pas sa cargaison à l'heure", expliquait Yannick Rousselet, chargé de campagne nucléaire de Greenpeace. "Nous avions annoncé que nous ferions tout pour imposer un moratoire sur l'exportation de déchets nucléaires vers la Russie", a-t-il rappelé, demandant que "les pouvoirs publics réagissent et interdisent ces exportations". »


3) Comment y voir clair au milieu des ténèbres ?


Avec d'un côté des industriels malhonnêtes, connaisseurs des aspects techniques, mais parfois aussi désireux de régler le problème des déchets et d'améliorer leurs technologies, et d'un autre côté des écologistes de mauvaise foi, pessimistes, mais aussi plus soucieux des dégâts de la pollution sur la santé et l'environnement, on baigne au milieu des ténèbres et de la confusion. Difficile de s'y retrouver. La question de l'énergie nucléaire, de toutes les formes d'énergies connues, est probablement celle sur laquelle il est le plus difficile de trancher.


Personnellement, je pense qu'investir dans la fission nucléaire manque d'ambition, surtout quand on sait à quel point la fusion nucléaire ou l'énergie solaire peuvent être meilleures. Mais le débat reste ouvert.

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commentaires

Bête spatio-temporelle 03/02/2010 15:35


Oui, c'est vrai, j'en ferai même un article détaillé. Très intéressant la fusion nucléaire.


energie du futur 31/01/2010 08:34


il existe également dans le même domaine l'énergie par fusion nucléaire qui commence ses débuts et qui a l'avantage de ne pas produire de gros déchets.


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