Inconvénients environnementaux

Après avoir étudié les atouts de la production d'énergie nucléaire pour l’homme et son environnement, nous allons désormais examiner les inconvénients de la production de cette énergie sur ceux-ci. Nous étudierons tout particulièrement les risques de la radioactivité et l'importante question de la gestion des déchets radioactifs.
Tout d'abord, la radioactivité émise par les centrales nucléaires ,et notamment lors d'accidents, est extrêmement dangereuse.
Ainsi, nous avons vu avec l'exemple de Tchernobyl la dangerosité des rayonnements radioactifs. L'ionisation provoquée par un rayonnement, en traversant le milieu vivant, est susceptible d'entraîner des modifications chimiques au niveau de diverses molécules du milieu cellulaire et notamment l'acide désoxyribonucléique (ADN). Dans un premier temps, nous allons examiner les différents types d’exposition, puis nous étudierons l'action de la radioactivité sur les tissus vivants.

     Nous pouvons distinguer deux types d'exposition aux radiations :
- les expositions brusques, courtes mais intensives
- les expositions à faibles doses mais qui durent plusieurs dizaines d'années.
    En France, la radioactivité naturelle est de 2,4 mSv/an alors qu'elle est de 9mSv/an dans certaines parties de l'Inde et sur les plateaux du Brésil.  Dans notre pays, la réglementation fixe à 1mSv la dose annuelle tolérée pour la population (hors exposition à finalité médicale et expositions naturelles). La dose moyenne dû à l’énergie nucléaire en France est de 0.005 mSv par personne et par an. Cela correspond à un dixième de la dose d’exposition aux rayonnements cosmiques lors d’un vol Paris/New York (aller-retour). Ainsi, les doses émises par l’industrie nucléaire en France sont faibles et n’ont pas de conséquences sur la santé des hommes. En revanche, lors d’accidents dans des centrales nucléaires, de fortes doses peuvent être émises. Ces doses entraînent des effets obligatoires et aléatoires sur la santé des êtres humains. Ainsi,  Selon l’IRSN (Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire), les explosions dans les centrales japonaises en mars 2011 ont dégagé 1mSv par heure aux abords  de la centrale. Les personnes exposées ont donc reçu en une heure l’équivalent de ce qu’elles auraient dû recevoir en un an.
Les enfants sont les plus sensibles aux rayons ionisants cars lors de la croissance, beaucoup de cellules sont en divisions. Or, c’est à ce moment que les radiations peuvent facilement  toucher les molécules d’ADN.
Nous pouvons distinguer les effets à seuil qui sont obligatoires au-delà d'une certaine dose et les effets différés qui arrivent souvent plus longtemps après mais qui ne touchent pas toutes les personnes ayant été victimes de la radioactivité.

Les effets à seuil sont également nommé effets " non stochastiques ". Ce sont des effets immédiats et obligatoires suite à une exposition brève et intense à une source radioactive. Plus la dose reçue est forte et plus la zone irradiée est étendue, plus ces effets sont graves.  Ils se déclarent dans un délai allant de quelques heures à plusieurs mois après l'irradiation. Leur temps d'apparition est identique à la durée de vie de la cellule. Cette durée est très variable d'une cellule à une autre.  Voici quelques conséquences sur l'organisme après une irradiation totale ou partielle :
    Lors d'une Irradiation totale, ces symptômes apparaissent obligatoirement chez les victimes :
• 0.05 Sv : Modification de la formule sanguine (mort de globules rouges et blancs)
• 0.5 à  Sv : Troubles digestifs légers, perte de cheveux et de poils, fatigabilité persistante (plusieurs mois), augmentation significative des cas de cancers, stérilité permanente chez la femme, stérilité pendant deux à trois ans chez l'homme. Hospitalisation nécessaire.
• 2.5 à 4 Sv : Nausées, vomissements, vertiges dès la fin de l'irradiation, modification importante de la formule sanguine, risques d'infection.
• 6 Sv : Troubles sanguins et digestifs graves, diarrhées et vomissements, risques de perforations intestinales.
• 7 Sv : Dose létale : 90% de mortalité dans les mois qui suivent.
• 10 Sv : Mort dans les mois qui suivent.
• 100 Sv : Mort dans les heures qui suivent.
• 1000 Sv : Mort dans les minutes qui suivent.

De plus, après une irradiation partielle, les victimes sont victimes de rougeurs ( 4 à 7 Sv), de cloques (7 à 10 Sv), de stérilité définitive chez l'homme et la femme et de nécrose (mort cellulaire) pour des doses supérieures à 12 Sv.                                                                                                                                                                                                            

Enfin, si un embryon ou un fœtus sont exposés à des radioations, des effets tératogènes peuvent survenir comme des malformations (squelette, cerveau), des retards mentaux , ou des troubles de croissance. 
Nous pouvons donc constater que les effets à seuil sont extrêmement dangereux. Ainsi, une exposition intense à la radioactivité (comme dans le cas de Tchernobyl), même de courte durée, peut avoir des effets dévastateurs sur un organisme vivant, et même être mortel à à partie de doses superieurs à 10 Sv.

De plus, des effets diférés et aléatoires peuvent survenir plusieurs années après l'exposition aux rayonnements.
L'effet différé le plus fréquent est la mortalité cellulaire. Les particules ionisantes créent des lésions dans les cellules, entraînant la mort de celles ci. Dans la plupart des cas,  cet effet ne s'exprime que sur les cellules filles des cellules irradiées. C'est pourquoi ces effets n'apparaissent que quelques mois après l'irradiation.

Ce schéma montre comment les conséquences de l'irradiation ne se font sentir que sur les cellules-filles issues de la cellule contaminée, plusieurs mois après l'irradiation.
Les effets de la mortalité cellulaire ne surgissent que lorsqu'un grand nombre de cellules du même tissu sont détruites. Ces effets sont les suivants:                                                        - La mort des cellules de la peau entraîne des brûlures radiologiques et une perte de cheveux.
- L'atteinte des cellules du sang mène à l'aplasie médullaire, qui correspond à la destruction de lymphocytes etc...
- L'atteinte des cellules de l'intestin provoque une forte diarrhée et des déshydratations fréquentes.
Enfin, l'iode radioactif se fixer sur les cellules de la glande thyroïdienne et augmente la fréquence des cancers de la thyroïde.

Qui plus est, des effets génétiques, notamment des cancers,  peuvent également être constaté chez les victimes.
Tout d'abord, rappelons ce qu'est un cancer : c'est une dégradation de cellules qui se reproduisent anormalement, rapidement, indépendamment du fonctionnement de l'organisme. De ce fait, les cellules cancéreuses sont immortelles. Or, ces comportements cellulaires sont la conséquence d'une modification de l'ADN.  

Ainsi, les rayonnements radioactifs agissent aussi sur le matériel génétique des cellules irradiées. Ces effets, aléatoires, s'expriment de deux façons différentes :
- cassure directe de la molécule d'ADN
- ionisation des bases azotées codant l'information génétique.
Ci dessous, nous pouvons distinguer un chromosome muté suite à une irradiation:

Les conséquences des mutations de l'ADN conduisent parfois au développement d'un cancer, une à plusieurs années après l'irradiation. 
L'événement de départ du cancer se produit au niveau de l'ADN. Des mécanismes enzymatiques de réparation sont normalement capables de réparer les mutations de l'ADN. Mais lorsque trop de liaisons sont à réparer, le systême enzymatiquene peut toutes les réparer. C’est pourquoi une forte dose reçue en peu de temps est bien plus dangereuse que la même dose reçue sur plusieurs années.

Enfin, la radioactivité détruit également l'environnement avoisinant l'accident. Par exemple, Tchernobyl a contaminé plus de 140 000 km2 de terres dans 3 pays différents et ceux pendant des dizaines d'années alors que près de 5 millions de personnes ont été fortement contaminés dans ces 3 pays que sont la Russie (URSS à l'époque), l'Ukraine et la Biélorussie. Ces terres ne peuvent, pour la plupart, toujours pas être exploitées. De plus, l'accident de Fukushima a, en plus d'avoir contaminé les terres, également contaminé l'eau de mer près de Fukushima. La vie sous marine a donc également était dévasté. De ce fait, les populations vivant aux alentours de Fukushima et consommant des produits des environs, comme des légumes ou du poisson, reçoivent encore des doses radioactives augmentant considérablement leurs risques d'avoir un cancer.

             Graphique du taux d'apparition de cancers chez les irradiés d'Hiroshima et de Nagasaki en fonction des années après l'explosion

Sur ce graphique, nous pouvons voir l’augmentation de cancers et de leucémies après les attaques américaines au Japon, lors de la seconde guerre mondiale. Or, après un accident nucléaire, comme à Fukushima l’année dernière, les chiffres seront, selon les spécialistes, sensiblement les mêmes. Ainsi, une forte dose de radioactivité entraîne une nette augmentation du nombre de cancers.                                                                                                       

    De plus, les centrales nucléaires émettent continuellement des déchets radioactifs nocifs que l'on doit stocker à l'abri de la population.

Tout d'abord, un déchet radioactif est une substance contenant des éléments radioactifs (radionucléides) non autorisés à être  rejetés dans l’environnement tel qu'ils sont. 
Selon la nature, l’intensité du rayonnement qu’ils émettent et le temps d’exposition, des effets peuvent être provoqués sur les organismes vivants, par exemple, des brûlures, voir à plus long terme des cancers, comme nous l'avons vu précédemment. Afin de se protéger de ces risques, les déchets radioactifs se doivent d'être isolés de l’homme et de l’environnement. Pour cela, les déchets doivent être classés afin de connaître leur dangerosité et de les stocker au mieux.

Le système de classification dépend de deux critères :
- De la durée de leur activité radioactive, qui peut-être calculée à partir de leur période radioactive.
- Du niveau de radioactivité, qui conditionne la dangerosité des produits.
En France, à partir des critères internationalement reconnus, plusieurs types de déchets ont été définis par l'Autorité de sûreté nucléaire, chacun nécessitant un stockage différent. Nous pouvons, donc, distinguer:
- les déchets de haute activité (HAVL) et les déchets de moyenne activité et à vie longue (MAVL) : ce sont surtout des déchets issus du cœur du réacteur, fortement radioactifs et ce durant des centaines de millions, voir milliards d'années (Au fil du temps, la radioactivité de ces déchets diminuent et deviennent des déchets à faible acticité à vie longue).
- les déchets de faible et moyenne activité à vie courte (FMA-VC) : ce sont des déchets technologiques (gants,lunettes,vêtements ). Ces déchets ont été contaminés durant leur utilisation. Leur nocivité ne dépasse pas 300 ans, ce qui reste, néanmoins, une durée considérable.
• les déchets de très faible activité (TFA) : ce sontnotamment des matériaux contaminés lors du démantèlement de sites nucléaires. Ils sont peu radioactifs mais les volumes sont plus importants que ceux des autres catégories.

Tableau reprenant la classification des déchets radioactifs

Ce schéma reprend, donc, la classification des déchets selon leur dangerosité pour l’environnement et l’homme.
En France, les déchets à haute activité et à vie longue (HAVL) représentent 0,2% du volume des déchets mais sont responsables de 95% de la radioactivité totale des déchets.

S'agissant du traitement des déchets,la situation est la suivante :
Lorsqu’un combustible sort d’une centrale, il est recyclé à 97% . Ansi, les déchets sont conditionnés puis transportés dans une autre usine, comme celle de La Hague, chargée de leur transformation en MOX (Mixed Oxide Fuel),  mélange d’oxydes d’uranium UO2 et de plutonium PuO2. Néanmoins, ce système est peu utilisé car il est très coûteux (au maximum 30% de MOX peut être utilisé dans une centrale). L’Uranium de retraitement, noté URE, n’est donc en réalité que très peu utilisé,  pour des raisons économiques, sauf lors de certaines expérimentations. Les déchets non recyclables, qui correspondent à 3% du combustible utilisé, doivent, donc, être stockés jusqu'à ce qu'ils ne soient plus radioactifs.
 Comme pour tous les autres déchets,  pour les déchets radioactifs on cherche d’abord à réduire leur volume. Ainsi, ils sont compactés, puis conditionnés  afin de constituer des colis  pouvant être transportés et entreposés ou stockés. 

Carte des différents endroits de stockage des déchets radioactifs en France

La carte ci-dessus présente les différents endroits de stockage des déchets nucléaires en France.
Différents types de stockage sont possibles, tout d'abord, le stockage en surface. Ce mode de stockage consiste à enfermer des déchets radioactifs dans des futs en béton remplis a 15% de leur capacité, puis, le reste de la capacité est comblé par du béton, pour des raisons de conditionnement et de sécurité. Ensuite, ces futs sont mis les uns sur les autres et sont coulés dans une dalle de béton afin de maintenir l'ensemble. Ce type de stockage concerne les déchets à moyenne activité (MA) ayant une activité relativement courte.
Les déchets de moyenne et haute activité à vie longue sont vitrifiés après diverses opérations visant à extraire le plutonium et l'uranium, puis sont entreposés provisoirement au centre de la Hague, dans la manche. Actuellement, on songe à stocker ces déchets dans des couches géologiques profondes, stables et imperméables (schéma ci-dessous). Ils doivent être stockés assez profondément afin d'être protégés de tout mouvement de terrains.
Le schéma ci-dessous nous expose les couches séparant les substances radioactives de la surface. Au total, il y a six couches de protection : une couche de végétation ayant pour rôle d’absorber la pluie, deux couches de matériaux bruts, deux couches de sable drainant l’eau et, enfin, une membrane imperméable. En tout, Il y a, donc, environ 10m de matériaux entre les déchets et la surface. Ces couches sont chargées d’empêcher l’eau de parvenir jusqu’aux conteneurs, afin que celle ci ne soit pas contaminée.

      Schéma du mécanisme utitlisé pour le stockage des déchets à haute et moyenne activité à vie longue, dans des couches géologiques profondes

Ce système a  pour avantage d'être exrêmement sûr. De plus, grâce à cee mode de stockage, les générations futures n'auront pas besoin d'intervenir. Néanmoins, ce systême à un coût. En effet, le prix nécéssaire au stockage d'une tonne de déchets est estimé à environ 150 000 €. Le premier stockage géologique, comme celui ci, devrait voir le jour, en France, dans les années 2020.
  Enfin, le transport de ces déchets pose un problème . Ainsi, ces déchets sont transportés sous de nombreuses formes physiques (gaz, poudres, liquide...) et utilisent des moyens de transport variés (trains, cargos, avions). Ces déchets extrêmement dangereux traversent, parfois, des continents entiers pour être stockés. Ces longs transports augmentent les risquent d'accident et sont souvent accompagnés de manifestations contre le nucléaire perturbant le déroulement du transport.

En France, c’est l’Andra (l’agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs) qui est chargée des recherches concernant le stockage des déchets en zones géologiques profondes. Plus généralement, l’Andra est chargée de gérer les déchets radioactifs en cherchant et en exploitant de nouvelles méthodes, en collaboration avec d’autres pays comme la Suisse. De plus, la gestion des déchets est contrôlée et surveillée par un autre organisme Ainsi, l’ASN (autorité de sûreté nucléaire) élabore la réglementation relative à la gestion des déchets radioactifs, assure le contrôle de la sûreté des installations nucléaires et réalise des inspections chez les différents producteurs de déchets (EDF, Cogema, CEA, hôpitaux…) et auprès de l’Andra. La gestion des déchets est donc contrôlée de façon à éviter tout incident.

La production d’énergie nucléaire s’accompagne, donc, d’émissions de déchets radioactifs devant être traités car ces déchets peuvent être extrêmement nocifs pour l’homme et l’environnement. Or, traiter ces déchets à un coût et des solutions nouvelles doivent être trouvées afin de ne pas obliger les populations futures à entretenir ces déchets, même si elles n’utilisent plus l’énergie nucléaire. Nous pouvons conclure sur le fait que ces déchets nucléaires représentent un immense inconvénient dans la production d’énergie nucléaire.
Enfin, la construction et le démantelement d'une centrale nucléaire enraîne un dégagement important de gaz à effet de serre pouvant contribuer au réchauffement climatique.

L'énergie nucléaire est donc extrêment dangereuse pour l'homme et son environnement, notamment en cas d'accident comme en 1986 à Tchernobyl. La radioactivité résultant de tel accidents provoque des effets irémédiables chez l'homme et son environnement, comme l'apparition de cancers plusieurs années plus tard ou par une mort instantanée en cas de dose trop élevée. De plus, la production nucléaire s'accompagne d'un dégagement pratiquement continu de déchets radioactifs devant être stockés durant des millions voir des milliards d'années pour ne pas compromettre à la vie des populations habitant aux alentours des centrales nucléaires. De ce fait les populations futures, même si elles n'utilisent plus l'énergie nucléaire, devront gérer les déchets émis actuellement. Enfin, la consrtuction et le démantelement  des centrales nucléaires contribuent au réchauffement climatique.

L'énergie nucléaire est donc dangereuse pour l'homme et néfaste pour l'environnement.