Centrale nucléaire
Quelques catastrophes nucléaires
SL-1

Une catastrophe moins connue est celle du réacteur SL-1 (Stationary Low Power Reactor 1), un réacteur nucléaire destiné à fournir de l'électricité et de la chaleur aux bases polaires.
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Première image: le batiment du réacteur et celui avec les équipements de test.

Le réacteur a été développé dans les années 1950 (en pleine guerre froide) comme générateur militaire pouvant être utilisé dans des endroits isolés, comme le Pôle Nord. La centrale devait être transportée par conteneurs et être rapidement montée sur place. La centrale devait fournir de l'électricité pour les radars qui controlaient l'espace aérien pour détecter à l'avance les missiles russes. Apporter chaque semaine du carburant pour le générateur diésel devenait rapidement trop onéreux.

Comme le réacteur ne pouvait pas être trop grand et devait pouvoir fonctionner de longues années avec un chargement, on a utilisé de l'uranium très enrichi (93%). Même les réacteurs à bord des sous-marins nucléaires n'utilisaient que de l'uranium enrichi à 20%. Dans l'uranium, il n'y a que l'isotope U235 qui est fissible, les autres isotopes sont inertes.

Seconde image: le réacteur se trouve au milieu du batiment cylindrique, du gravier absorbe le rayonnement quand le réacteur est en fonction. Il y a également une protection contre le rayonnement au dessus du réacteur. La turbine et l'alternateur se trouvent dans le même batiment. Le condenseur est refroidi par de l'air pulsé, c'est suffisant pour dissiper la faible puissance du réacteur. Des tuyaux verticaux sont également prévus dans le gravier pour entreposer les barres de carburant quand elles ne sont pas dans le réacteur.

Le réacteur est de type BWR (réacteur à eau bouillante), ce qui permet d'éviter l'échangeur de chaleur et le pressurisateur. Il n'y a qu'un circuit d'eau. Le réacteur fournissait une puissance thermique de 3MW et faisait tourner un alternateur de 200kW. 400kW étaient disponibles en chaleur pour chauffer les batiments.

Le modérateur était de l'eau déminéralisée et le réglage de la puissance se faisait avec des barres de controle. On a vraiment pas cherché à faire compliqué. Un inconvénient des réacteurs dont la masse nucléaire est très concentrée, c'est que le réglage de la puissance est très critique. Un léger déplacement des barres de controle peut déjà entrainer un emballement du réacteur. La distance entre la position pour obtenir une puissance nominale et la position qui produit une réaction en chaine incontrolable est très petite.

Une centrale nucléaire est réglée pour un fonctionnement non-critique: il y a trop peu de neutrons prompts pour entretenir la réaction en chaine. On compte sur les neutrons secondaires pour entretenir la réaction en chaine. Les neutrons secondaires sont produits par les déchets de la fission: ce sont des éléments instables qui libèrent des neutrons, mais la libération des neutrons est différée par rapport aux réactions de fission. On compte 97% de neutrons prompts et 3% de neutrons secondaires qui entretiennent la réaction en chaine.

Les neutrons secondaires sont produits au bout d'un temps qui va de la milliseconde à plusieures heures, la croissance de ces neutrons est donc lente et permet de corriger immédiatement une montée en puissance trop rapide.

Troisième image: le réacteur même. Le petit réacteur n'avait qu'un nombre restreint de barres de controle, l'influence d'une seule barre était donc très grande. Le réacteur n'est rempli d'eau qu'à moitié. lors de la catastrophe, l'eau a été portée en ébullition en une milliseconde et a poussé le bouchon d'eau au dessus du cœur contre la partie supérieure du réservoir. Le couvercle du réservoir a directement laché sous la pression. Dans les modèles plus récents, on remplira le réacteur complètement avec de l'eau et on utilisera un séparateur de vapeur séparé.

Lors de l'entretien du réacteur, la barre de controle centrale a été relevée trop fort. En 4 millisecondes la puissance du réacteur est passée à 20GW, presque mille fois plus que la puissance nominale. L'eau autour du cœur s'est instantanément transformée en vapeur et l'onde de choc à brisé le haut du réacteur. Au bout de 4 secondes toute l'eau s'était transformée en vapeur et la réaction s'est arrêtée par manque de modérateur. Les barres de carburant ont été déformées mais le batimentcylindrique a tenu le coup. Des éléments radioactifs ont par contre été envoyés dans l'air par le circuit de refroidissement.

A cette époque, les mesures de sécutité étaient très limitées et les opérateurs n'étaient pas au courant des risques du nucléaire. On a même détruit expressément un réacteur similaire pour voir ce qui se passait en cas de réaction en chaine non controlée.

Les réacteurs suivant ont été construit en tenant compte que le réacteur ne pouvait pas s'emballer quand on retire complètement une barre de controle.

La catastrophe n'a eu que peu d'effet sur l'environnement et la population (le réacteur d etest se trouvait dans le désert). Il s'agissait d'un petit réacteur avec peu de matière fissible. La catastrophe s'est produite en pleine guerre froide, et les journaux de l'époque n'ont pas parlé de l'histoire.

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