Le Corium de Fukushima – Effets et Dangers…(1)

Parce que les informations ne sont pas très médiatisées, qu’il faut faire la démarche pour en savoir plus, et qu’il y a des termes plus ou moins bien compris, voici ce qu’il faut savoir sur ce qui est la plus grande catastrophe nucléaire depuis Tchernobyl, on se demande si les autorités Japonaises ont pris les bonnes décisions, ou s’ils sont complètement incapables de gérer la situation….Ca s’annonce pour des décennies, comme la distribution de mort invisible, plus le temps passera et moins on pensera aux radiations, on se pose déjà des questions sur les morts de jeunes personnes au Japon, en se demandant ce qui à pu causer leur décès……

Corium : c’est le mot tabou de Tepco. Pourquoi l’entreprise responsable de la plus grande catastrophe nucléaire au monde n’en parle jamais ? Tout simplement parce que c’est la matière la plus dangereuse jamais créée par l’homme, une sorte de magma incontrôlable et ingérable, aux conséquences incommensurables. Étant donné que beaucoup d’informations contradictoires circulent sur cette matière rare et mal connue, cet article va essayer de faire le point des connaissances actuelles.

On ne communique pas beaucoup sur le sujet dans le milieu du nucléaire, sauf entre experts. En effet, c’est la bête noire du monde de l’atome, car cette matière n’existe qu’en cas d’accident grave. Three Mile Island en 1979, Tchernobyl en 1986 et Fukushima en 2011 ont produit chacun leur corium. Si l’on connaît aujourd’hui les coriums des deux premiers accidents cités, on ne sait pas grand-chose de celui de Fukushima, car il faudra attendre des années avant que celui-ci ne se refroidisse et que l’on puisse l’approcher. Pour autant, on peut essayer d’évaluer sa nature, son action et ses conséquences.

Pour réaliser cet article, j’ai tiré beaucoup d’informations du forum technique de Radioprotection Cirkus. Merci donc à tous les contributeurs de ce forum, avec une mention particulière pour Jansson-Guilcher, et évidemment à “invité” qui a initié ce fil d’info très instructif. Pour des raisons techniques liées au blog, cet article a été séparé en 2 parties consultables sur deux pages différentes.

Version téléchargeable de l’article entier au format pdf (taille 400 Ko)

1. Définition du corium
Le corium est un magma résultant de la fusion des éléments du cœur d’un réacteur nucléaire. Il est constitué du combustible nucléaire (uranium et plutonium), du gainage des éléments combustibles (alliage de zirconium) et des divers éléments du cœur avec lesquels il rentre en contact (barres, tuyauteries, supports, etc.). Le terme « corium » est un néologisme formé de core (en anglais, pour le cœur d’un réacteur nucléaire), suivi du suffixe ium présent dans le nom de nombreux éléments radioactifs : uranium, plutonium, neptunium, américium, etc.

2. Matière de tous les extrêmes
Le corium est la matière des six extrêmes : il est extrêmement puissant, extrêmement toxique, extrêmement radioactif, extrêmement chaud, extrêmement dense et extrêmement corrosif.

Extrêmement puissant

Le combustible fondu est le constituant principal du corium. Or ce combustible est formé à l’origine d’assemblages de crayons contenant des pastilles. Dans le réacteur n°1 de Fukushima Daiichi, le cœur était composé de 400 assemblages constitués de 63 crayons de combustibles chacun. Les réacteurs 2 et 3 étaient quant à eux composés, chacun, de 548 assemblages, constitués eux-mêmes de 63 crayons de combustibles. Sachant qu’un crayon contient environ 360 pastilles, on peut en déduire que dans les trois réacteurs concernés, il y a plus de 33 millions de pastilles en jeu.

Et comme  chaque pastille est supposée délivrer autant d’énergie qu’une tonne de charbon, on comprend pourquoi le corium développe une chaleur énorme en totale autonomie.

Extrêmement toxique
Le corium contient un nombre important d’éléments en fusion, interagissant entre eux sans cesse, et produisant des gaz et des aérosols. C’est la toxicité de ces émanations qui est problématique, car les particules émises sont extrêmement fines, invisibles à l’œil nu et, en suspension dans l’air, peuvent se déplacer avec les vents jusqu’à faire le tour de la terre. Toutefois, plus on s’éloigne de la source, plus ces particules et ces gaz sont dilués dans l’atmosphère et présentent moins de danger. C’est donc le Japon en premier lieu qui est victime des effets de toxicité des éléments diffusés. Néanmoins, si la concentration de particules diminue avec la distance, au final le bilan en maladies reste le même mais réparties différemment (1).
Exemple d’élément toxique : l’uranium. C’est un toxique chimique pour le rein, mais il peut aussi toucher les poumons, les os et le foie. Il a aussi des effets sur le système nerveux, comparables à ceux d’autres poisons métalliques comme le mercure, le cadmium ou le plomb. L’uranium peut enfin augmenter la perméabilité cutanée et avoir des effets génétiques.

Extrêmement radioactif
Le corium émet tellement de radioactivité que personne ne peut s’en approcher sans décéder dans les secondes qui suivent. Il avoisine 28 térabecquerels par kg, soit, pour un corium de 50 tonnes, plus d’un million de térabecquerels (un becquerel correspond à une désintégration par seconde, un million de TBq correspond à 10 puissance 18 désintégrations par seconde).
Comme le corium est critique, ou localement critique, c’est-à-dire qu’il présente des réactions de fission nucléaire, rien n’est modélisable et tout peut arriver. Ce que l’on sait, c’est qu’au fur et à mesure que les éléments lourds se regroupent, la masse critique augmente et donc la réaction ainsi que la température. Par effet de coefficient de température négatif, la réaction tend à diminuer et donc aussi la température. Il s’établit ainsi un cycle d’augmentation et de réduction du volume de ce noyau très actif, la période de ce cycle dépendant de la masse, de la densité, de la forme et de la composition du corium.
Cet effet de « respiration » du corium est sans doute à mettre en corrélation à Fukushima avec les mesures changeantes de pression, de température et de radioactivité données par Tepco au fil des mois suivant la catastrophe.

Extrêmement chaud
Areva, par la voix de François Bouteille, explique que le corium a une température de 2500°C. Mais en fait, selon son environnement, il peut monter encore de 400°C car la température de fusion de l’oxyde d’uranium est de l’ordre de 2900°C. En fait, sa température varie entre 2500 et 3200 °C. Pour comparaison, la température de la lave d’un volcan se situe entre 700 et 1200°C. Cette chaleur importante, produite par la désintégration des produits de fission, peut faire fondre la plupart des matériaux qu’il rencontre, comme l’acier ou le béton. C’est pour cela qu’il est incontrôlable, car personne ne peut l’approcher et il détruit tout sur son passage.
Une autre source de chaleur est l’oxydation des métaux par réactions chimiques à chaud avec l’oxygène atmosphérique ou la vapeur d’eau.
Les chercheurs ont du mal à étudier le corium et les essais qu’ils effectuent sont loin de la réalité puisqu’ils travaillent sur des magmas n’ayant souvent pas la même composition, avec des températures plus faibles (souvent de 500 à 2000°C) et des masses 50 à 500 fois moins importantes que celles des cœurs de Fukushima. Toutefois, parmi une multitude de paramètres étudiés, ils déterminent que la cuve en acier d’un réacteur recevant un bain de corium en son fond devient fragile à partir de 1000°C.
A Tchernobyl, il a fallu 6 à 7 mois pour obtenir un “arrêt à froid” de la masse de corium. Mais 18 ans après l’accident, en 2004, on mesurait encore une température de 36°C à proximité du combustible fondu (2).
A Fukushima, la dernière feuille de route de Tepco (3) en juillet – tout comme l’analyse de l’IRSN – annonce un “arrêt à froid” des réacteurs pour janvier 2012 : l’entreprise en effet ne communique que sur les réacteurs, pas sur le corium. Et pour cause, il faudra probablement quelques dizaines d’années avant un refroidissement de celui-ci. Il faut donc voir l’expression “arrêt à froid” comme une façade de communication minimisant la catastrophe.

Extrêmement dense

Le corium a une densité de l’ordre de 20, c’est-à-dire environ trois plus importante que l’acier. Concrètement, cela signifie qu’un mètre cube de corium pèse 20 tonnes (contre 1 tonne pour 1 m³ d’eau). Le volume des différents coriums est estimé par Jansson-Guilcher de 1 à 1,5 m3 (20/30 tonnes) pour le réacteur 1 et de 3 à 4 m³ (60/70 tonnes) pour les réacteurs 2 et 3. On peut ainsi mieux imaginer ce qu’une telle masse peut produire comme pression sur une très faible surface. Mais s’il s’avère que l’ensemble du corium puisse se conglomérer, par exemple en cas de l’effondrement d’un fond de cuve, les masses en jeu sont évidemment plus importantes et l’attaque du béton ou du sol est d’autant plus renforcée.

Extrêmement corrosif
Le corium est capable de traverser la coque en acier d’une cuve et la dalle de béton qui la supporte. La cuve principale (RPV = Reactor Pressure Vessel) fait 16 à 17 centimètres d’épaisseur. La cuve secondaire dite “de confinement” (appelée aussi Drywell ou PCV = Pressure Containment Vessel) est beaucoup plus mince, de l’ordre de 2 à 6 cm, mais doublée d’un bouclier de béton. Enfin, la dalle de béton de base, appelée aussi radier, devrait avoir en théorie une épaisseur de 8 mètres. Toutes ces protections peuvent être traversées par le corium par corrosion (Se reporter aux paragraphes 7 et 8).

3. Quand le corium de Fukushima s’est-il formé ?
La panne du système de refroidissement de la centrale de Fukushima Daiichi a eu lieu le 11 mars 2011, mais on ne sait pas encore exactement la ou les causes (tremblement de terre, tsunami, et possible erreur humaine pour le réacteur 1). Quoiqu’il en soit, après deux mois de dissimulations, Tepco a finalement reconnu que les cœurs des réacteurs 1, 2 et 3 avaient fondu. Le réacteur 1 n’a plus été refroidi durant 14 heures et 9 minutes, le 2 durant 6 heures et 29 minutes et le 3 durant 6 heures et 43 minutes (lien).

4. Combien de tonnes de combustible ont fondu ?
D’après les données connues des combustibles des réacteurs de Fukushima Daiichi, on connaît les masses de combustible des trois coriums :
– corium 1 : 69 tonnes
– corium 2 : 94 tonnes
– corium 3 : 94 tonnes
soit une masse totale de combustible en fusion de 257 tonnes.
Pour comparaison, le corium de Three Mile Island avait une masse d’environ 20 tonnes et celui de Tchernobyl de 50 à 80 tonnes. A Fukushima, les coriums ont donc une masse jamais égalée, ce qui explique entre autres les difficultés que rencontrent les experts pour modéliser l’accident.

 

 

Corium de Tchernobyl

 

Quant au corium 3, il faut préciser que celui-ci contient du plutonium issu du combustible MOX. Ce dernier étant constitué de plutonium à 6,25%, et le cœur du réacteur 3 contenant 32 assemblages sur les 548 présents, on peut évaluer à au moins 300 kg la masse de plutonium issu du MOX contenue dans le corium 3, sans compter le plutonium provenant du combustible usé contenu dans les 516 autres assemblages (4).
A ces données, il faut ajouter les tonnes de matériaux divers qui structurent les cœurs et qui peuvent avoir été emportés dans la masse en fusion, ce qui représente quelques tonnes supplémentaires.
Pour autant, l’expérience montre qu’une partie du corium reste dans les cuves percées s’il est suffisamment refroidi. Cela dépend en fait de l’état des cuves. Si le corium est passé par une ouverture minime de la cuve, une partie peut être restée attachée aux parois subsistantes. En revanche, si le cœur a fondu entièrement, le fond de cuve peut s’ouvrir complètement et dans ce cas, le corium résiduel est extrêmement faible.

5. Aspect et composition du corium
Le corium ressemble à de la lave en fusion, avec une consistance pâteuse, entre liquide et solide. Quand il rencontre une masse froide, ou quand il se refroidit avec le temps, une croûte peut se former, limitant ainsi les échanges de température. La croûte peut exister en surface, refroidie par exemple par de l’eau. Elle peut aussi être verticale, contre les parois d’une cuve en béton. Mais à Fukushima, le corium est actif, ainsi aucune possibilité de refroidissement n’est envisageable ou attendue pour l’instant. Si croûte il y a, elle doit être bien mince.
Les éléments constituant le corium n’ayant pas la même masse, ils migrent selon leur densité, les plus lourds (métaux) se retrouvant au fond et les plus légers (oxydes) en surface. Mais si la chaleur est trop intense, la production de gaz est importante et tout est brassé. Dans ce cas, les éléments les plus lourds ont tendance à se rassembler au centre.
Le corium est composé d’un certain nombre de métaux en fusion provenant de la fonte des différents éléments du cœur. Le zirconium, provenant des gaines de combustible, est le plus observé car il réagit avec l’eau en produisant du dioxyde de zirconium et de l’hydrogène. D’autres métaux se retrouvent dans cette « soupe », formant une couche dense contenant des métaux de transition tels que le ruthénium, le technétium ou le palladium, de l’indium, du cadmium, du zircaloy, du fer, du chrome, du nickel, du manganèse, de l’argent, des produits de fission métalliques, et du tellurure de zirconium.
La couche superficielle se compose principalement à l’origine de dioxyde de zirconium et de dioxyde d’uranium, éventuellement avec de l’oxyde de fer et des oxydes de bore, puis elle finit par concentrer également des oxydes de strontium, de baryum, de lanthane, d’antimoine, d’étain, de niobium et de molybdène.

6. Progression du corium
Si l’on se réfère à une étude réalisée par l’Oak Ridge National Laboratory qui évoque une simulation d’accident de ce type dans un réacteur à eau bouillante similaire à ceux de Fukushima Daiichi, on sait qu’il suffit de 5 heures pour que le cœur ne soit plus recouvert d’eau, 6 heures pour que le cœur commence à fondre, 6h30 pour que le cœur s’effondre, 7 heures pour que le fond de la cuve lâche, et 14 h pour que le corium traverse une couche de 8 m de béton avec une progression de 1,20 m/h (5). On peut donc raisonnablement supposer que la cuve du réacteur 1 de Fukushima Daiichi a été traversée par le corium dès le soir du 11 mars et que cette pâte incandescente est passée sous la dalle dès le 12 mars 2011.

 

 

Quant aux coriums des réacteurs 2 et 3, on sait qu’en 6 heures, ils ont eu le temps de se former et de fragiliser le fond de cuve, voire de la percer, en particulier pour le 3 (panne de 6h et 43min). Des éléments de preuves, provenant de sources internes à Tepco, mais non encore officialisées, indiquent que les réacteurs 2 et 3 ont bel et bien fondu, le numéro 3 s’étant même effondré dans sa cuve (6).
D’après Jansson-Guilcher, intervenant qualifié dans le forum technique de Radioprotection Cirkus, « une cavité a été ajoutée sous le réacteur. En fait, le sous-bassement n’est pas plein. Pour limiter les répercussions sismiques, les Japonais ont « allégé » la dalle pour constituer un corps creux, sensé être plus résistant aux séismes qu’une dalle pleine ». Cette cavité pourrait faire communiquer les 4 réacteurs de Fukushima Daiichi par des tunnels de dépressurisation. Si cette information est confirmée, le corium n’a pas à traverser 8 mètres de béton, mais beaucoup moins, ce qui facilite sa progression verticale vers le sol géologique, d’autant plus qu’à Fukushima, il n’a rien été prévu pour permettre son étalement.
Dans le cas d’une descente du corium dans le sol, deux scénarios sont possibles. Soit celui-ci se rassemble au même endroit, et dans ce cas, il forme un puits d’environ 0,80 m de diamètre et descend à la verticale ; sa vitesse de progression est inconnue, mais doit être assez rapide comparée à la vitesse dans du béton qui est d’environ 1 m/jour. Soit il se disperse dans diverses directions, profitant de structures de sols moins dures ou s’infiltrant dans des failles rocheuses. Dans ce deuxième cas, il perdrait de sa puissance en se divisant en de multiples tentacules.
Avec une température de 2500 à 3000°C, il semble impossible qu’il reste coincé quelque part. Pourtant, d’après d’autres contributeurs dans d’autres forums et sites, le corium pourrait ne pas avoir traversé la dalle de béton le séparant du sol. L’explication serait que la masse de corium arrivée sur le radier serait trop faible pour engendrer une criticité. Mais là, personne n’est encore allé voir, donc tout n’est que suppositions.
Il y aurait pourtant des façons simples pour connaître à la fois l’avancée du corium et ses caractéristiques physico-chimiques, à commencer par une spectrographie et une spectroscopie aérienne ou satellitaire. On a aussi la possibilité de faire des relevés utilisant plusieurs gammes de fréquences comme l’infrarouge. Bien qu’il soit probable que les Japonais ont ces renseignements, 5 mois après la catastrophe, rien n’est communiqué à ce sujet.

(1) “Le sort qui est réservé habituellement aux travailleurs du nucléaire devient en définitive le sort de la population mondiale car il faut bien comprendre que la dispersion des radioéléments n’enlève rien à leur action ; leur concentration diminue mais leur rayon d’action s’étend en conséquence et, au final, le nombre de maladies engendrées par les accidents nucléaires majeurs reste le même, il est juste réparti différemment.”
source :
http://www.gen4.fr/blog/2011/07/les-infos-de-fukushima-et-dailleurs-317.html

(2) L’Express, 6/12/2004 : “Tchernobyl, la catastrophe à petit feu”
source :
http://www.dissident-media.org/infonucleaire/sarcophage2.html

(3) La dernière feuille de route est décrite ici :
http://news.lucaswhitefieldhixson.com/2011/07/japan-and-tepco-revise-roadmap-to.html

(4) On peut toutefois se poser la question de la pertinence de l’information de 32 assemblages de MOX. D’après un article d’Andréa Fradin, un responsable d’Areva aurait déclaré que le cœur du réacteur 3 était chargé de 30% de MOX, ce qui change complètement la donne. Je reviendrai sur ce sujet dans un autre article.

(5) Cette vitesse de 1,20 m/h est en totale discordance avec Areva qui annonce un percement du béton par le corium avec une progression de moins d’un mètre par jour (lien). Il est vrai qu’il existe différents types de béton, présentant plus ou moins de densité et de résistance. La quantité de corium doit jouer aussi beaucoup. La différence peut s’expliquer également en fonction du moment d’attaque : la phase d’érosion rapide du radier en béton dure environ une heure et progresse sur environ un mètre de profondeur, puis ralentit à plusieurs centimètres par heure, et s’arrête complètement si le corium refroidit en dessous de la température de décomposition du béton (environ 1100 ° C).

(6) Cf. « Révélations sur la crise de Fukushima Daiichi », Courrier international, 18 mai 2011.

(Illustrations tirées d’une animation du METI et du site de l’IRSN)

Auteur Pierre Fetet

SOURCE Fukushima.over-blog

Pour lire la suite, cliquer sur ce lien :

http://fukushima.over-blog.fr/article-le-corium-de-fukushima-2-effets-et-dangers-81400782.html

Merci à Guntzburger pour l’envoi de l’article, aussi présenté par SOS-PLANETE