Production d'énergie et pollution

Les types de pollutions

Gaz à effet de serre - Greenhouse gases

Pour une compréhension détaillée des mécanismes régissant l'effet de serre, le lecteur peut consulter utilement le lien suivant: Site Manicore

For a detailed understanding of mechanisms governing the greenhouse effect, the reader may usefully consult the following link : Website Manicore

Le CO²

Durant des décennies, l'industrie nucléaire a été considérée comme dangeureuse pour l'environnement. Avec l'émergence récente du changement climatique, considéré comme la priorité environnementale principale du monde, l'industrie nucléaire a commencé à s'affubler d'une réputation de fournisseur d'énergie propre, capable de produire des quantités très importantes d'énergie avec peu ou aucune émission de carbone.

Les centrales nucléaires doivent cependant être construites, l'uranium doit être extrait des mines, traité et transporté, les déchets doivent être stockés, et d'une manière probable, les centrales devront être déconstruites en fin de vie. Toutes ces activités produisent des émissions de carbone.

Selon la Communauté Européenne, les estimations des émissions carbone des centrales nucléaires varient dans des proportions très larges: de 1.4  à 288 gramme de dioxyde de carbone équivalent par kilowattheure.

Les experts s'accordent à penser qu'une valeur moyenne de 66 gCO²/kWh représente une approximation raisonnable de ces émissions.

Les centrales nucléaires ont donc des émissions de l'ordre de 66 gCO²e/kWh, soit bien inférieur à des centrales au charbon qui émettent 960 gCO²e/kWh et à des centrales alimentées au gaz naturel dont les émissions sont de l'ordre de 443 gCO²/kWh. De nouvelles technologies de captation du carbone des centrales à combustible fossile sont actuellement en cours d'expérimentation. Si des technologies industrielles voient le jour, elles permettraient de ramener le taux d'émission de CO² à une valeur légèrement inférieur à celui d'une centrale nucléaire.

Les émissions des centrales nucléaires varient dans des

proportions très larges selon la COMMISSION EUROPENNE

Cependant, le nucléaire émet deux fois plus de carbone que le solaire photovoltaïque à 32 gCO²/kWh, et six fois plus de carbone que des fermes solaires terrestres à 10 gCO²/kWh. 

Dans les années 60, on plaçait le nucléaire en terme d'émissions bien en dessous du gaz naturel, du pétrole, du gaz et même des technologies de charbon propre. Ce n'est plus le cas aujourd'hui et les centrales au charbon seront dans un avenir proche très propres avec les technologies d'oxycombustion et de captation de CO².

Considérant le coût élevé de construction d'une centrale 1500 MW EPR, estimé courant 2009 à près de 4 milliards d'euros, ainsi que la durée de 10 ans nécessaire aux l'études, à la finalisation du contrat et à la construction, l'énergie nucléaire n'apparaît plus aussi attirante.

Le méthane

Certaines centrales hydrauliques construites en zone tropicale (Petit Saut en Guyane, Trois Gorges en Chine) sont productrices de gaz méthane. Le méthane provient de la décomposition des végétaux après mise en eau du barrage et innondation des terres. La plus grande partie de ce gaz est produite durant les 5 années qui suivent la mise en eau. Le phénomène se poursuit dans les années suivantes consécutivement aux variations du niveau d'eau de la retenue. Lorsque le niveau est bas, la végétation repousse sur les bords. Elle se décompose lorsque le niveau remonte. Ce processus est appelé: production de méthane par effet de bords.

Déchets radioactifs

Il existe plusieurs types de déchets nucléaires classés selon deux critères déterminants: leur niveau de radioactivité et leur durée de vie (la durée de vie correspond à une réduction du niveau de radioactivité de moitié).

A partir de ces critères, on a retenu trois catégories de déchets (A, B, C) qui font chacune l'objet d'une politique de gestion particulière.

1. Type A : les déchets de très faible activité (TFA) et les déchets de faible et moyenne activité (FMA)

Ces déchets représentent 90% de la totalité des déchets radioactifs. Ils sont à vie courte et d’activité faible ou moyenne. Ils contiennent essentiellement des radioéléments émetteurs de rayon bêta et gamma (Filtres, gants et petit matériel venant de l’exploitation de centrales, de laboratoire de recherche ou des hôpitaux). Ils sont compactés et conditionnés dans des fûts de métal ou de béton. La période de leur radioactivité est inférieure à 30 ans et la radioactivité devient négligeable au bout de 300 ans (10 fois la période).

Les opérations de compactage et de conditionnement s’effectuent la plupart du temps sur les lieux mêmes de production.

2. Type B : les déchets de faible activité à vie longue (FAVL)

Ils sont aussi appelés « déchets alpha » en raison du rayonnement qu’ils émettent. Ils présentent une activité moyenne, mais qui peut durer des dizaines de milliers d’années. Ces déchets représentent un peu plus de 9% de la totalité des déchets radioactifs. Il s’agit des résines d’épuration, concentras, filtres, coques métalliques ayant contenu l’uranium. Ils proviennent principalement des usines de retraitement (boues, gaines de combustibles). Ces déchets sont traités en vue d’une réduction de leur volume, conditionnés dans des fûts de métal ou de béton et entreposés à La Hague. Une des options envisagées pour leur stockage final est de les enterrer en profondeur.


3. Type C : les déchets de haute et moyenne activité à vie longue (HA-MAVL)

Ces déchets sont aussi appelés « déchets vitrifiés » parce qu’on les coule dans du verre. Ce sont des déchets à très haute activité. Pendant quelques centaines d’années, ils émettent surtout des rayonnements bêta et gamma. Ils émettent ensuite des rayonnements alpha. Ils représentent environ 0.5% de la totalité des déchets radioactifs. Il s’agit principalement des cendres de la combustion de l’uranium- ou produits de fission - engendrés par les réactions nucléaires dans le cœur des réacteurs et récupérés dans les combustibles usés grâce aux opérations de retraitement. La radioactivité de ces déchets reste élevée pendant une longue période. Plusieurs étapes sont prévues : actuellement, les produits de fission sont stockés sous forme liquide pendant environ cinq ans dans des cuves en acier inoxydables où ils perdent une partie de leur chaleur et de leur radioactivité.

La gestion des déchets radioactifs en France relève de la compétence de l'ANDRA (Agence Nationale pour la gestion des déchets radioactifs.

Volume de déchets radioactifs engendrés par l'industrie nucléaire

Métaux lourds et autres pollutions provenant des mines de charbon et de la combustion

Après extraction du charbon dans les mines à ciel ouvert, des cendres ainsi que de l'arsenic, du mercure, du sélénium et du plomb entrent en contact direct avec les nappes phréatiques: voir image prise en Caroline du Sud, à Canadys, dans une zone minière.

La principale pollution par les métaux lourds est causée par les centrales thermiques au charbon. Les fumées produites par la combustion contiennent en effet du mercure.

Selon les données les plus récentes, les centrales thermiques à charbon et les incinérateurs de déchets rejettent chaque année environ 1500 tonnes de mercure dans l'atmosphère, provenant surtout de la combustion de charbon.  Les émissions les plus importantes, estimées à 860 tonnes par an, proviennent de l'Asie, suivie par l'Afrique, 197 tonnes; l'Europe, 186 tonnes; l'Amérique du Nord, 105 tonnes; l'Australie et l'Océanie, 100 tonnes; et l'Amérique du Sud, 27 tonnes.

Le mercure et ses composés sont très toxiques pour l’être humain, les écosystèmes et la nature. La pollution par le mercure, considérée au départ comme un problème local et aigu est désormais également perçue comme un mal planétaire, diffus et chronique. À fortes doses, il peut être mortel pour l’être humain, mais même à des doses relativement faibles il peut avoir de graves conséquences pour le développement neurologique et, ainsi qu’on a lieu de le supposer depuis peu, des effets toxiques sur le système cardiovasculaire, le système immunitaire et l'appareil reproducteur. Le mercure entrave également l’activité microbiologique du sol et fait partie des substances dangereuses prioritaires désignées par la directive-cadre sur l’eau.

Le mercure est persistant et peut se transformer naturellement en méthylmercure, sa forme la plus toxique. Le méthylmercure traverse aisément la barrière placentaire et la barrière hémato-encéphalique, risquant de perturber le développement mental avant même la naissance. L’exposition des femmes en âge de procréer ainsi que des enfants suscite dès lors les plus grandes craintes.

Certains états des Etats Unis ont adopté des législations restrictives sur les émissions de mercure par les centrales thermiques. Ce n'est pas encore le cas de la Communauté Européenne.

Conséquences des pollutions sur la santé

La radioactivité

Quelques rappels sur la radioactivité

Par Monique et Raymond Séné

La radioactivité qu'est ce que c'est ?

Les atomes, constituants de la matière, sont constitués d'un noyau entouré d'un nuage d'électrons. Le noyau comprend des protons, en nombre égal au nombre d'électrons, et des neutrons. Les propriétés chimiques d'un élément ne dépendent que de ses électrons. La radioactivité est la propriété que possédent le noyau de certains atomes de se désintégrer à un moment donné de son existence. L'instant exact de cette désintégration n'est pas prévisible pour un seul atome : il n'est connu qu'en probabilité. La valeur de cette grandeur est constante pour chaque famille d'atomes. Elle est exprimée en une durée appelée période ou demi-vie, à l'issue de laquelle la moitié d'une quantité donnée d'une substance radioactive s'est désintégrée Au bout de 2 périodes, il ne restera que la moitié de la quantité initiale, et au bout de 10 périodes cette quantité sera divisée par un facteur 1024 (1 / 2 x 2 x 2 x 2 …....x 2 = 1 / 2 La période radioactive caractérise chaque élément. Pour un même corps chimique, l'iode par exemple, il existe diverses variétés isotopiques de périodes très différentes et même stables (iode 127 stable, iode 131: 8 jours, iode 129: 160 millions d'années !). Pour évaluer le risque lié à un atome radioactif, il faut connaître:

• sa période,

• le type de rayonnement et son énergie,

• sa forme physico-chimique,

• ses organes cibles.

Les rayonnements

Il existe trois types de rayonnement:

• Alpha:

Emission d'une particule composée de 2 protons et 2 neutrons (un noyau d'hélium).

Les alpha ont un parcours d'autant plus court que le milieu traversé est dense.

Un alpha de 4 MeV a un parcours de 4,2 cm dans l'air et seulement quelques microns (1/1000ième de millimètre) dans la peau.

La peau les arrête.

• Béta (béta moins ou béta plus) :

Emission d'un électron positif ou négatif.

Les béta sont plus pénétrants que les alpha.

Un béta de 1 MeV parcourt 337 cm dans l'air et 0,4 cm dans les tissus.

• Gamma :

Rayonnement électromagnétique, de même nature que les rayons X, la lumière.

Ils sont très pénétrants.

Dans l'air au bout de 150 m (15000 cm), la moitié des gamma a été absorbée.

Ce qui compte en définitive ce n'est pas la nature des rayonnements mais leurs effets sur la matière. Lors de leur parcours dans organisme, ils perdent la totalité ou une partie de leur énergie. Ce transfert d'énergie arrache des électrons, donc ionise, les cellules environnantes.

L'effet principal est la modification de la matière touchée d'où les dommages aux cellules.

Les neutrons font également partie de la panoplie despossibilités d'irradiation. Mais ils ne concernent pratiquement que les travailleurs de l'industrie nucléaire. Leur effet est différent. Ils ne sont pas ionisants par eux-mêmes, mais par l'intermédiaire des protons qu'ils projettent lors de leurs collisions dans la matière. Ils ont un autre type d'effet. Après capture, ils peuvent produire des radio-isotopes dans la matière, on parle dans ce cas d'activation.

Un noyau est radioactif s'il n'est pas stable dans sa configuration. En général, il présente une surcharge "pondérale" par surplus de neutrons.

Pour retrouver "la ligne", il peut principalement:

• "perdre du poids:" émission d'un alpha (2 protons et neutrons), soit une masse de quatre unités.

   

• "Transformer de la graisse en muscle" par conversion d'un neutron en proton avec émission d'un électron (béta moins) .....et d'un anti-neutrino (pour les puristes).

Il peut aussi se casser (en général en deux morceaux), c'est le phénomène de fission. Après ces opérations, le noyau résultant est rarement dans son état fondamental. Il va se désexciter en émettant son trop plein d'énergie sous forme de photons gamma. Mais rien ne prouve que le noyau fils est stable. Il peut être radioactif, avec sa période propre. Nous pouvons donc avoir toute une chaîne de descendants, chaîne catactéristique de l'élément de départ. Les plus classiques sont les chaînes de descendance du Thorium et de l'Uranium.

Chaîne de décroissance de la famille 4N: Thorium 232

Sur l'environnement