Plutonium

Henri Métivier

Description

200 tonnes de plutonium sont produites par les 58 réacteurs français. Qu'en fait-on ? Une partie est stockée, l'autre fait des MOX, c'est-à-dire utilisée dans la production de combustibles mixtes. Malgré une gestion des stocks plus que correcte, notamment dans valorisation à des fins utiles, le plutonium a mauvaise réputation : il reste lié au domaine militaire, à Nagasaki, à Tchernobyl et à son effet négatif sur l'Homme.

Pourtant, si le plutonium a une utilisation négative avérée, il convient également de lui reconnaitre l'autre côté de sa pièce, des utilisations positives. Il peut, en effet, devenir pour les réacteurs de nouvelle génération, une source d'énergie pendant plusieurs siècles, et permettre d'améliorer le potentiel énergétique de l'uranium. C'est dans cette perspective que plusieurs pays estiment le plutonium comme une source de réserve énergétique pour l'avenir. On aurait également tendance à oublier que l'un de ses isotopes, le 238, est considéré comme une source d'énergie irremplaçable dans le domaine spatial.

Ce livre présente en dix-sept chapitres toutes les facettes du plutonium. Il traite successivement des domaines suivants : la découverte aux utilisations tant civiles que militaires ; les dangers pour l'homme et l'environnement ; la façon de traiter les contaminations ; la question de la surveillance, afin d'éviter l'utilisation malveillante ; les façons de le manipuler sans dangers, dans les usines et réacteurs.

Ce livre a obtenu le Prix FAF 2010. Le Prix du Forum Atomique Français, récompense une oeuvre consacrée à l'énergie nucléaire et contribuant, de façon efficace, à l'information du public.

Sujets

• Techniques
• Energie et Environnement
• Energie & environnement
• Science
• Nucléaire
• Nuclear
• Physics
• Sciences et techniques

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 01 janvier 2010
• Nombre de lectures: 0
• EAN13: 9782759809035
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

HENRI MÉTIVIERPlutonium
mythes et réalités
Henri Métivier
17, avenue du Hoggar
Parc d’Activités de Courtabœuf, BP 112
91944 Les Ulis Cedex A, FranceConception de la couverture : Jérôme Lo Monaco
Illustrations de couverture (de gauche à droite et de haut en bas) : Seaborg lors de son
allocution à Orsay lorsque l’Université lui a décerné le titre de Docteur Honoris Causa
(© Dominique Calmet). Pastille de plutonium 238 portée au rouge (dans certaines
configurations, la température de surface d’un échantillon de plutonium 238 peut
atteindre 1000 °C). Boîte à gants permettant de travailler le plutonium (© CEA). Sonde
Cassini explorant Saturne (vue d’artiste, © NASA). Assemblage MOX (© AREVA).
Mise en pages : Patrick Leleux
Imprimé en France
ISBN : 978-2-7598-0438-2
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous
pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que
les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une
utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple
et d’illustration, « toute représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur
erou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette représentation ou
reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par
les articles 425 et suivants du code pénal.
© EDP Sciences 2010Sommaire
Préface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Chapitre 1 – Le plutonium, un radioélément naturel ? . . . . . . . 15
D’où vient le plutonium ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Le plutonium et l’évolution de la vie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Un composé naturellement présent à l’état de trace . . . . . . . . . . . . . . 21
Chapitre 2 – Le plutonium, découverte et propriétés. . . . . . . . . 23
La naissance du plutonium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Le plutonium parmi les actinides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Les propriétés physiques du métal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Les degrés d’oxydation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Les composés du plutonium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Les interactions avec les protéines et d’autres substances
d’intérêt biologique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Chapitre 3 – Nagasaki, le péché originel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
L’Europe cherchait la bombe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Les États-Unis, sur la voie du projet Manhattan. . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Le plutonium vu pour la première fois par un œil humain . . . . . . . . 44
Le projet Manhattan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Reste à faire la bombe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Que faire de la bombe ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
L’après-bombe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Aujourd’hui dans le monde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3PLUTONIUM, MYTHES ET RÉALITÉS
Chapitre 4 – La production de plutonium et l’inventaire
international . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
La production de plutonium en réacteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
L’inventaire mondial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Chapitre 5 – Comment manipuler le plutonium en toute
sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Les premiers pas de la radioprotection, le principe de précaution. . . . 66
Les règles d’aujourd’hui . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Les fondamentales de sûreté en France . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Chapitre 6 – Aujourd’hui et demain, l’avenir du plutonium . . 85
Pourquoi recycler le plutonium ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Le combustible MOX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Le MOX dans les VVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Le MOX dans les réacteurs à eau bouillante (REB) . . . . . . . . . . . . . . 95
Le MOX dans les à eau lourde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
La fabrication du combustible MOX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Chapitre 7 – Le plutonium, après-demain : Génération IV . . . . 99
Les réacteurs en développement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Les à neutrons rapides 103
Les réacteurs à neutrons rapides refroidis à l’hélium (RNR-G). . . . . . 105
Les réacteurs à très haute température (RTHT) . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Chapitre 8 – La non-prolifération et le recyclage des armes. . . 109
Militaire ou non militaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Les traités et accords internationaux contre la prolifération . . . . . . . . 114
Des accords bilatéraux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
La réduction des stocks de plutonium militaire . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
La France très active, AIDA-MOX et Savannah River . . . . . . . . . . . . 120
La polémique autour des MOX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
238Chapitre 9 – Les applications du Pu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Les générateurs thermoélectriques à radio-isotopes (GTR) . . . . . . . . . 125
L’épopée des pacemakers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Les détecteurs de fumées 136
Chapitre 10 – Le plutonium dans l’environnement . . . . . . . . . . 137
Les sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Le comportement du plutonium dans l’environnement . . . . . . . . . . . 157
Chapitre 11 – Le devenir biologique du plutonium . . . . . . . . . . 161
Les voies d’entrée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Notions de doses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
4Sommaire
Chapitre 12 – La toxicité du plutonium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Les études animales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Les épidémiologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Chapitre 13 – L’homme cobaye. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Les injections de plutonium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Le rôle de Wright Langham 218
Une vraie mesure de l’exposition, le programme d’analyse de tissus
humains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
L’affaire Karen Silkwood . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Chapitre 14 – Le traitement des personnes contaminées. . . . . . 225
La réduction de l’irradiation par voie médicamenteuse. . . . . . . . . . . . 226
Le lavage pulmonaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
La décontamination du plutonium est-elle efficace en terme de risque ? 241
Chapitre 15 – Plutonium et terrorisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Un scénario meurtrier efficace, l’affaire Litvinenko. . . . . . . . . . . . . . . 245
Un scénario terroriste : contaminer l’alimentation en eau d’une ville,
Paris par exemple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Le scénario de l’inhalation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
La gestion et le coût économique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Chapitre 16 – Le plutonium sous haute surveillance . . . . . . . . . 253
L’organisation française . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Leuropéenne. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
La protection et le contrôle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Les transports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Les aspects techniques du contrôle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
La comptabilité au gramme près est-elle possible ? . . . . . . . . . . . . . . . 260
Chapitre 17 – Plutonium et déchets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Le cadre législatif en France . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Séparation et transmutation des actinides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
Quelle conclusion ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Remerciements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Pour en savoir plus 277
57KLVSDJHLQWHQWLRQDOO\OHIWEODQNPréface
Le plutonium est un élément exceptionnel pour les scientifiques, tant
au plan de ses propriétés nucléaires, que physiques, chimiques et
biochimiques. L’étude de toutes ces propriétés a largement fait progresser
les