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Michaël Mangeon

@Mangeon4

Jul 9, 2020 • 39 tweets • 18 min read • Read on X

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Saviez-vous que le Royaume-Uni fut le théâtre de l’un des premiers accident #nucléaire de l’histoire ? En 1957, l’uranium du réacteur 1 de #Windscale prend feu, entrainant des rejets radioactifs au-dessus de l’Angleterre.

Thread 4 : 1957, l’accident de Windscale
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1/ A la sortie de la 2nde Guerre mondiale, les Britanniques, qui ont participé (de près ou de loin) au projet Manhattan de développement des bombes atomiques US, lancent un programme #nucléaire militaire et civil.

https://twitter.com/Mangeon4/status/1270739995448479744?s=20

2/ Le programme est dirigé par John Cockcroft au sein de l’Atomic Energy Research Establishment (AERE). Il était le responsable des atomistes britanniques revenus fraichement du #Canada où ils ont étroitement travaillé avec des atomistes français (Voir :

https://twitter.com/Mangeon4/status/1270739995448479744?s=20

3/ Le premier réacteur d’Europe de l’Ouest nommé GLEEP (photo couleur), modéré au graphite et refroidi à l’air, démarre en 1947 sur le site anglais de Harwell. Il est suivi de BEPO (British Experimental Pile Zero) en 1948 (photo en noir et blanc).

4/ Côté militaire, depuis 1946, l’usine de Springfields assure le raffinage de l’uranium et la production du combustible nucléaire sous forme de cartouches. Celui-ci doit être envoyé vers un second site comprenant des réacteurs pour produire du plutonium.

5/ Pour ce nouveau site, les Britanniques optent, comme ce fut le cas pour les installations secrètes du projet Manhattan, pour un emplacement éloigné des foyers de populations. Mais, contrairement aux #USA, au Royaume-Uni, peu de sites répondent à ces critères…

6/ On retient finalement un site de la côte de la mer d'Irlande (comté de Cumbria) au Nord-Ouest de l'Angleterre. Pour éviter la confusion avec « Springfields », ce site appelé « Sellafield » est renommé « Windscale », d'après la falaise surplombant le fleuve du côté de la mer.

7/ La bombe devient la priorité. Dans un souci d’économie, de simplicité et de rapidité, on décide que les réacteurs produisant le plutonium seront modérés au graphite et refroidi à l’air (atmosphérique) par de grands ventilateurs (« soufflantes »).

8/ L’air, une fois passé dans le réacteur, est rejeté par des cheminées de 125 m de hauteur. Alors qu’elles sont déjà construites et après des débats houleux, John Cockcroft réussir à convaincre d’installer des filtres en leur sommet en cas de rejets accidentels.

9/ Ce choix couteux est alors qualifié de « Cockcroft's Folly » (les folies de Cockcroft) par d’autres techniciens et ingénieurs peu convaincus par l’intérêt de ces filtres.

10/ Chaque « pile » (nom donné au réacteur en raison de l’empilement de graphite) est constituée de 2000 tonnes de blocs de graphite disposés de façon à fournir 3440 canaux horizontaux, chacun contenant 21 éléments combustibles (uranium) soit plus 70 000 au total.

11/ La construction des réacteurs de Windscale démarre en 1947. 5000 hommes, avec plus de 300 architectes, ingénieurs et géomètres, participent à ce chantier phénoménal.

12/ Les piles 1 et 2 de Windscale démarrent respectivement en 1950 et 1951. Le 3 octobre 1952, au large de la côte nord-ouest de l’Australie, se déroule le premier essai atomique britannique (Hurricane, 20kt) grâce au plutonium produit à Windscale.

13/ En 1956, sur le site mitoyen de Calder Hall, l’un des premiers réacteurs nucléaires producteurs d’électricité au monde est inauguré par la reine Elisabeth II : Calder Hall 1 (Magnox : uranium métallique non enrichi modéré au graphite).

14/ Autant d’un point de vue civil que militaire, le programme #nucléaire britannique démarre sur les chapeaux de roue et impressionne le monde entier. Les complexes de Windscale (à gauche sur la photo) et Calder Hall (à gauche) sont les symboles de cette réussite.

15/ Mais derrière l’euphorie, plusieurs problèmes compliquent le travail des ingénieurs de Windscale et notamment un effet mal connu à l’époque : l’effet Wigner (du nom de physicien hongrois naturalisé américain Eugene Paul Wigner).

16/ Le graphite, quand il était irradié à relativement basse température (comme c’est le cas à Windscale ou en France à Marcoule (pile G1)), emmagasine de l’énergie jusqu’au moment où cette énergie est relâchée spontanément, provoquant une augmentation brutale de température.

17/ Ce phénomène se produit dès 1952 dans la pile n°1 de Windscale, sans conséquences graves. Pour éviter ces dégagements d’énergie spontanés qui peuvent chauffer le cœur voire déclencher un incendie, les opérateurs procèdent, périodiquement, à des « recuits ».

18/ L’idée est de couper le refroidissement de la pile et laisser chauffer les briques de graphite à plus de 250°C, ce qui permet de libérer graduellement l’excédent d’énergie. Des « thermocouples » sont utilisés pour surveiller la température du graphite et de l’uranium.

19/ Depuis le démarrage des piles de Windscale, plusieurs « recuits » se déroulent mal et le processus n’est pas complètement maitrisé.

20/ Parenthèse « petite exclu » : En 1956, lors d’une opération de recuit qui tourne mal, la pile G1 de Marcoule dans le Gard (caractéristique similaire aux réacteurs de Windscale) subit une fusion de combustible. La première de l’histoire du #nucléaire français.

21/ Revenons à Windscale : le 7 octobre 1957, les opérateurs procèdent à une opération de recuit sur la pile 1 (la 9eme depuis 1953). C’est un échec, la température du réacteur baisse trop rapidement. Le 8 octobre on tente alors un second recuit…

22/ Le 10 octobre, on détecte de la #radioactivité au niveau de la cheminée, ce qui indique un problème dans le réacteur. Les opérateurs pensent que des « gaines » enveloppant le combustible se sont rompues, ce qui est assez fréquent à l’époque.

23/ A 16h30, un opérateur inspecte « visuellement » le combustible. Il est rouge. Quelques heures plus tard, des flammes bleues apparaissent. 11 tonnes d’uranium sont en feu !

24/ Sur le site, c’est l’effervescence, des agents en tenue de protection tentent de retirer un maximum de combustible de la pile pour éviter la propagation du feu. On essaie de refroidir le réacteur avec du CO2 qui vient du site voisin de Calder Hall… en vain.

25/ L’ultime solution est d’injecter de l’eau dans le réacteur mais le risque est très important. En effet, le contact entre l’eau, l’uranium et le graphite en combustion peut produire un mélange explosif (monoxyde de carbone et hydrogène dans l’air).

26/ Devant l’incendie on décide néanmoins d’opter pour cette solution. La police locale est avertie d’un potentiel danger grave et les employés sont mis à l’abri dans la cantine du site. Le 11 octobre à 8h45 de l’eau est injectée par les pompiers dans le réacteur en feu…

27/ Par chance, aucune réaction ne se produit. On arrête les soufflantes et on continue à injecter de l’eau jusqu’au samedi 12 octobre après-midi. La pile est enfin refroidie. Des photos récentes montrent les dégâts dans le cœur accidenté.

28/ Si l’accident est maitrisé, les premières mesures de contamination indiquent la présence d’iode 131 (Max 0,8 µCi (29600 Bq) par litre), ce qui conduit, en l’absence de réglementation claire, a imposé une interdiction de consommation du lait sur une zone de 500 miles carrés.

29/ L’accident a eu à l’époque un retentissement politique et médiatique important, notamment car il était le premier de cette ampleur. Différentes commissions d’enquête seront mobilisées dans les mois et années qui suivent l’accident.

https://twitter.com/Mangeon4/status/1275320949915746304?s=20

30/ On découvrira plus tard qu’en réalité, quelques jours plus tôt, un accident bien plus grave (mais caché), se produit sur le site soviétique de Maïak (

https://twitter.com/Mangeon4/status/1275320949915746304?s=20

)

31/ L’accident de la pile 1 de Windscale aura notamment libéré 740 TBq d’iode 131. Le nuage radioactif a été mesuré, à de faibles niveaux, un peu partout en Europe du Nord.

32/ Les premiers employés du site qui sont intervenus lors de l’incendie ont sans doute évité une catastrophe beaucoup plus importante… tout comme les « folies de Cockcroft », les fameux filtres en haut des cheminées…

33/ Les doses reçues par les opérateurs sont beaucoup plus faibles que lors d’autres accidents connus. 14 employés ont reçu des doses de plus de 3 rem (30 msv). La plus forte dose est de 4,66 rem (46,6 msv).

34/ L’accident fut reclassé plus tard au niveau 5 (sur 7) de l’échelle des évènements nucléaires de l’AIEA. Les piles de Windscale ne redémarreront jamais après cet événement et sont, aujourd’hui, encore en cours de démantèlement.