Nucleaire | Dr. Goulu

Bilan 2016

Tue, 27 Dec 2016 00:00:00 +0000

C’est l’heure du traditionnel petit bilan sur l’année écoulée sur ce blog.

Avec 329'000 pages vues par 230'000 visiteurs en 2016, la fréquentation de ce blog est légèrement en baisse, mais rien de grave. Après un passage à vide en 2015, je reste motivé à partager avec vous les résultats de ma curiosité dévorante.

Surprise! Cette année, ce n’est plus “ ” qui a été l’article le plus lu de ce blog. Il est second avec 18'654 lecteurs, assez loin derrière “ ” lu par 23'666 personnes. Je ne sais pas vraiment pourquoi cet article de 2008 a rencontré ce succès cette année. Ses lecteurs ne proviennent pas de pages référentes, mais plutôt de recherches Google du genre “ ” où mon article est désormais bien référencé. Suivent “ ”, “ ” et “ ” dans le Top 5

Parmi les , c’est “ ” qui a rencontré le plus de succès avec 1829 lecteurs, au 30 ème rang seulement. Drgoulu.com n’est donc décidément pas un blog d’actualités mais plutôt un site de références qui restent valables pendant des années. D’ailleurs, les deux tiers des visiteurs soit 200'000 sont arrivés suite à une recherche sur Google, dont 20'000 par la recherche d’image. 4000 de plus sont arrivés par Bing! le bien nommé, 5442 depuis une page Facebook, 1787 depuis le tout beau tout neuf, 1696 depuis twitter, et 660 depuis , le chouette blog de maths de Florian qui a eu la gentillesse de me citer dans ses favoris. Merci !

Ensuite, 589 lecteurs sont arrivés depuis , le répertoire de publications académiques. C’est étonnant, mais ce qui me surprend plus est de n’avoir eu aucune arrivée depuis alors que j’ai pas mal investi dans ce système qui fait automatiquement des liens vers les articles parlant de publications scientifiques ( ) Par contre, environ 200 visiteurs sont arrivés , et ce n’est même pas moi qui ai ajouté ces liens (du moins pas tous …)

Perles de recherche

Parmi les statistiques que j’obtiens, les plus marrantes sont celles donnant les mots recherchés par les internautes pour arriver sur ce site. Best of 2016:

seduire des filles lorsqu’on a de bonnes notes en maths
pourquoi il y a un numero sur le mini paquet de yellow mustard
pourquoi les choses sont-elles comme ça et pas autrement
processus pour trouver un nombre impair
pourquoi elisabeth vergee pose pour elle meme (DrG: mais qui est cette dame?)
theorie de la relativité de la connerie (DrG: oui ça mène bien à une de mes pages…)

Certaines de ces recherches pourraient bien m’inspirer un article en 2017, mais voici déjà ceux auxquels vous avez échappé en 2016

Poubelle 2016

Voici quelques brouillons commencés cette année que je ne finirai pas, sauf demande expresse dans les commentaires:

Fondamentaux pour le Big Data : le MOOC. Après avoir suivi un (très bien) et un autre sur les (trop facile), j’en ai terminé un troisième intitulé “ ” (trop théorique, pas assez de programmation et d’application à mon goût. J’ai mis dans ce brouillon, je ne sais plus pourquoi…
Licorne avançant par émission de micro-ondes … (illustration ArsTechnica)

l’ . Apparemment ce bidule viole la , ou du moins créé une poussée par un phénomène inexpliqué . Mon article se serait résumé à “intéressant. attendons des vérifications indépendantes” en faisant un effort pour rester dans plutôt que dans , qui me tente pourtant plus.
Le “Gravidyne”, mentionné par lors de sa conférence à la matinale des idées sur le voyage interstellaire ( ). Il s’agit d’un moyen de propulsion spatial aussi surprenant que l’EmDrive, mais sans violer les lois de la physique. Mais comme il n’a hélas jamais été réalisé je n’ai pas plus à en dire que ce qu’on trouve dans les références , ,
Sinon j’avais commencé deux articles sur les risques nucléaires, l’un à l’occasion de la publication du rapport de l’AIEA sur l’accident de Fukushima (lecture recommandée, au moins du résumé) et l’autre suite à un passionnant article publié dans “Le Temps” peu avant le vote suisse sur l’abandon rapide du nucléaire (refusé). C’est une version “grand public” d’une recherche de Spencer Wheatley et Didier Sornette, professeurs à l’ETH-Zürich sur l’analyse statistique des risques et coûts du nucléaire. Ils y développement notamment leur “ ” selon laquelle les événements comme Tchernobyl et Fukushima ne sont pas des imprévisibles.
Dans la même veine j’avais aussi les “observations personnelles (de Richard Feynman) sur la fiabilité de la navette spatiale” , sur l’évaluation des risques techniques.
Dernier brouillon à finir à la poubelle cete année, celui sur , tiré du roman de Dan Brown. Un thriller modèle standard, rien à en dire. , et la seule question véritablement intéressante est éludée : que se passerait-il vraiment si un tiers des femmes du monde se retrouvaient stériles ? Avec 25h par jour, j’en aurais occupé quelques unes à , le génial soft d’Yves.

Bon, après ce petit nettoyage hivernal il ne me reste plus que 58 brouillons à des degrés d’avancement variés. Bonne résolution 2017 : en avoir moins de 20 dans un an.

Ca va commencer très fort, celui du 1er janvier est prêt, et il nécessite un autre article d’intro qui devra être publié encore cette année. Alors à très bientôt, merci de me lire, et profitez bien de vos vacances de fin d’année !

Références

White, H., March, P., Lawrence, J., Vera, J., Sylvester, A., Brady, D., & Bailey, P. “ ”, 2016 Journal of Propulsion and Power. American Institute of Aeronautics and Astronautics
Thierry Alhalel “ ”, 2002, Bulletin de l’Union Des Physiciens, 96(Mai), p.935–953.
Roland Lehoucq “Le gravidyne”, 1999, Pour la Science No 260, p. 100
Eduardo Guéron “ ”, 2009, Pour la Science No 384 p. 24
" " Rapport du Directeur général AIEA
Spencer Wheatley et Didier Sornette*, professeurs ETH Zurich “ ”, Le Temps, 14 novembre 2016
Wheatley, S., Sovacool, B., & Sornette, D. “ ”, 2016 Risk Analysis. DOI:10.1111/risa.12587
Rémi Sussan, “ ”, 2013, sur internetactu

Bure, plongée dans l'éternité

Sat, 24 May 2014 00:00:00 +0000

Avec quelques autres membres du C@fé des Sciences, j’ai été invité par l’ à visiter leur . Ils y étudient et préparent le site “ ” pour le stockage des déchets nucléaires français, en particulier les . Par “vie longue”, comprenez “mortels pendant environ un million d’années” …

et . Pour ma part je me suis intéressé à la composition et à l’évolution de la radioactivité des déchets HAVL au cours de ce long temps. Mais avant de d’en parler, je commence par vous recommander vivement le documentaire “ ” dont voici le lancement :

Ce film traite de la sécurité d’un tel dépôt, en l’occurrence celui d’Onkalo en Finlande. Il aborde notamment de l’intéressante question de savoir comment signaler ces dépôts pour les prochaines générations, ou s’il faut au contraire effacer toute trace de leur existence.

Un passage mentionne une conviction des géologues que nous avons aussi entendue à Bure : il y aura une glaciation, voire plusieurs pendant la période concernée. Les constructions et les sociétés humaines seront détruites et reconstruites plusieurs fois. Mais en géologie, un million d’années est une période relativement courte sur laquelle on peut faire des prédictions fiables.

A la surface, l’horloge tourne très vite, alors que dans le rocher, elle tourne très très lentement (“Into Eternity”, 20:00)

Ce que j’ai réalisé en visitant l’ANDRA, c’est que l’ambition n’est pas de “construire” quelque chose qui durera un million d’années. Les spécialistes le savent autant que nous : le béton s’effritera, l’acier inoxydable se corrodera et les galeries s’effondreront bien avant. Ce qu’ils pensent faire, c’est insérer une couche géologique artificielle au milieu d’une autre naturelle, soigneusement choisie pour sa stabilité.

Pourquoi ces foutus déchets ont-ils besoin d’un million d’années de repos ? Pourquoi n’arrive-t-on pas à les éliminer plus vite, plus activement voire plus utilement ?

Dans un réacteur nucléaire, chaque atome d’Uranium bombardé par un neutron fissionne en deux, parfois trois nouveaux atomes et en expulsant quelques neutrons qui vont perpétuer la . Les morceaux d’atomes d’Uranium cassés sont appelés “ ”, et il peuvent être à peu près n’importe quoi, mais en gros:

71% sont stables ou forment des atomes stables en moins de 10 ans
11,8% ont des de plus de 100 milliards d’années, donc peuvent être considérés comme stables
6,8% ont des périodes entre 10 et 100 ans. Ce sont essentiellement le et le bien connus à Tchernobyl et Fukushima, ainsi que le , qui est un , donc pas facile à traiter chimiquement. La période du césium 137 étant de 30,15 ans et celle du strontium 90 de 28,79 ans, on a défini les comme étant ceux dont la période est supérieure à 31 ans, comme ça ces trois isotopes n’ont légalement pas à être stockés sous terre… (je n’ai pas trouvé comment ils sont traités. Sont-ils intégrés aux déchets HA-VL et décroissent-ils en surface ?)
Enfin, les 10.4% restants sont constitués de 7 isotopes qui constituent une bonne partie des déchets HA-VL :
- 3,45 % de , d’une demi-vie de 2,3 millions d’années
- 3,06 % de , d’une demi-vie de 1,53 million d’années
- 3,06 % aussi de d’une demi-vie de 211'100 ans
- 0,64 % d’ , demi-vie de 15,7 millions d’années
- 0,09 % de , demi-vie de 6,5 millions d’années
- 0,03 % d’ , demi-vie de 100'000 ans.
- 0,025 % de , d’une demi-vie de 280 000 anstous ces isotopes se désintègrent par , en émettant des électrons.

A part les produits de fission, une centrale nucléaire fabrique des “ ”. En gros il s’agit des atomes d’uranium 238 qui n’ont pas éclaté en capturant un neutron mais se sont transformés en autre chose, principalement du plutonium 240 (6 500 ans) et du (24 000 ans), mais aussi de l’ 242 et 243, du 245, 246 et 250, du 249 et 251, etc. produits selon ce graphique:

production d’actinides par captures de neutrons dans un réacteur © IN2P3

Ces isotopes ont de longues durées de vie, sont fissiles ou fertiles, et décroissent par ou : on doit les stocker comme déchets HA-VL aussi. “Heureusement”, le plutonium est apprécié par AREVA pour son ainsi que par les militaires, donc le volume des 7 isotopes de produits de fission n’est augmenté que de 3% environ par les 8 isotopes d’actinides mineurs.

Entre parenthèses, un des intérêts de la est qu’elle ne produit pas beaucoup moins ces actinides.

Tout ce qui précède est résumé dans le dessins ci-dessous :

Transformation du combustible dans un réacteur à neutrons thermiques (image : Wikipédia)

A l’ , le combustible irradié est dissous par des acides et séparé par le procédé . Le 95% d’uranium non fissionné est recyclé dans de nouvelles barres de combustible, le presque 1% de plutonium est utilisé “quelque part”, et les 4% qui restent constituent les déchets HA-VL. Ca ne représente “que” 120 m³/an pour les 58 réacteurs français. Un cube de 5m de côté….

Mais tellement radioactif qu’on ne peut pas en faire un cube de 5m de côté. Ces déchets sortent de PUREX sous forme d’une poudre qui est diluée dans du verre coulé dans des conteneurs en acier inoxydable. Chacun de ces “colis” contient environ 50 kg de déchets, 350 kilos de verre et 90 kg d’acier inox, pour une masse totale de 490 kg , . Hop tout d’un coup le volume décuple et on se retrouve avec 1200 m³/an de “colis”.

A terme, à la fin de la vie des réacteurs nucléaires actuels et si on n’en construit pas de nouveaux, environ 60'000 colis français devront être stockés à Bure.

Pendant les premières années, la radioactivité des colis est telle qu’ils chauffent avec une puissance de l’ordre de 2500 W chacun. On ne pourra les stocker sous terre que lorsqu’ils ne chaufferont plus qu’à 500 W, environ 40 ans plus tard. En attendant ils sont entreposés à la Hague dans des “puits ventilés” à l’air, sous un plancher où on peut se promener . Etonnant. Et d’après le schéma avec la cheminée, ils n’ont même pas l’air de récupérer les mégawatts de chaleur dégagée. Pas écolo pour deux sous, ça..

Finalement, la décroissance de la radiotoxicité au cours des millénaires de ces déchets devrait ressembler à ceci :

décroissance de la radiotoxicité (en Sievert) des déchets produits à partir d’une tonne d’uranium naturel. Notez l’échelle log/log… . Source : wikipédia

La ligne verte représente le niveau de radioactivité dans un mine d’uranium. On considère que si on est en dessous, c’est “safe”. On voit que la courbe noire des produits de fission descend en quelques siècles en dessous grâce aux courtes vies du et du , puis fait un plus long palier à cause des isotopes à vie plus longue. Pour les “actinides mineurs” il faut compter dans les 10'000 ans. Et si un jour on renonce aux diverses applications du plutonium, il faudra faire un pari sur des millions d’années…

En écrivant cet article j’ai repensé à la et découvert la librairie Python . Ca m’a donné une idée (de plus) pour un projet (de plus) dont je vous parlerai une fois (de plus), peut-être…

Les gens qui travaillent ici attrapent une sorte de “maladie scientifique” : ils ont un devoir, une tâche à accomplir. - Je crois que je ne comprends pas bien … - Non en fait, je crois que personne ne le comprend. (“Into Eternity”, 52:30)

(ajout/modif du 27.5.2014) Je découvre à l’instant qu’il existe un film intitulé “ consacré au même sujet, quoique avec une optique assez différente puisqu’il traite de la maison des opposants au projet Cigéo. Le titre initial de mon article n’était en rien une allusion à ce film, je me suis plutôt inspiré de “Into Eternity”, mais pour éviter tout quiproquo je modifie le titre de mon article en “Bure, plongée dans l’éternité.”

Références:

Etienne Vernaz, “ ", CEA-VALRHO ( Marcoule )
" ” sur laradioactivité.com
" ", 2012, Andra
" " sur laradioactivité.com
" " UARGA (site des retraités du groupe AREVA)

La radioactivité naturelle

Sun, 03 Nov 2013 00:00:00 +0000

Il y a encore 150 ans, les scientifiques emmenés par Lord Kelvin pensaient que la Terre se refroidissait depuis 400 millions d’années au grand maximum . La dérive des continents était inimaginable car la croûte terrestre devait s’être solidifiée sur une très grande épaisseur, peut-être en formant les immenses cavernes décrites dans le “Voyage au centre de la Terre” de Jules Verne.

Un siècle plus tard, nous savons que si la Terre a toujours des volcans, de fins continents qui dérivent sur un visqueux et des montagnes qui poussent après 4.5 milliards d’années d’existence, c’est parce que la désintégration d’éléments radioactifs la réchauffent de l’intérieur . On estime actuellement la puissance de ce chauffage nucléaire naturel à environ 24 terawatts , soit l’équivalent de 24'000 centrales nucléaires humaines, ou deux fois la consommation humaine totale d’énergie* si vous préférez.

Cette chaleur est produite par les chaines de désintégration de l’ 238, du 232 et du , et dans une toute petite mesure de l’ . On appelle ces “primordiaux” car ils existent depuis la formation de la Terre, et même depuis bien avant car ils ont été formés dans les supernova qui ont fabriqué les éléments lourds du système solaire. S’ils sont encore relativement , c’est grâce à leur de l’ordre du milliard d’années qui fait qu’ils sont relativement peu radioactifs. En se désintégrant, les primordiaux fabriquent d’autres radio-isotopes “descendants” de durée de vie plus courte, donc plus radioactifs. Les plus connus et abondants sont le et le , un gaz dont nous reparlerons plus bas.

D’autre part, il existe dans la nature des radio-isotopes “cosmogéniques”, produits par l’interaction de avec d’innocents atomes qui se trouvaient sur leur trajectoires. Le plus connu est le utilisé pour la datation. Comme le carbone 14 est produit en continu mais se désintègre au fur et à mesure, il se trouve en (quasi) : un atome de carbone sur 1012 environ est du 14C. Pendant sa vie, un organisme quel qu’il soit ingère, absorbe ou photosynthèse du carbone avec cette proportion de carbone 14. Après sa mort, les atomes de carbone 14 de ses restes se désintègrent, et au bout de 5730 ans environ il n’en reste plus que la moitié. Avec un bon spectromètre de masse, on peut ainsi déterminer la date du décès avec une bonne précision jusque vers -35'000 ans.

Un autre radio-isotope cosmogénique intéressant est le , l’isotope 3H de l’hydrogène. Les rayons cosmiques en environ 0.2 Kg/an sur toute la Terre, mais la moitié se désintègre en 12.32 ans ce qui fait que l’équilibre séculaire n’en laisse que 3.5 Kg en tout et pour tout sur toute la Terre, dilué à raison d’un atome de tritium pour 1018 atomes d’hydrogène. Ca n’est vraiment pas assez pour pouvoir l’extraire et , mais ça fait tout de même 67 millions d’atomes radioactifs dans chaque litre d’eau ordinaire**.

Nous vivons donc dans un monde naturellement radioactif : le sol, l’air, l’eau, tout notre environnement contient des quantités non négligeables d’éléments radioactifs dont on n’avait à peu près aucune idée il y a un siècle.

Pour quantifier le phénomène, il existe plusieurs unités différentes, et les mesures peuvent varier sur beaucoup d’ordres de grandeur, donc il faut faire attention à ne pas s’emmêler les pinceaux en sachant bien de quoi on parle sinon on peut paniquer pour rien, ou faire paniquer ceux qui n’y connaissent rien, au choix.

\[Bq\]

mesure un nombre de désintégrations d’atomes par seconde. C’est tout. Il n’intègre ni le type de ces événements, ni la quantité de matière dans laquelle on mesure les désintégrations, ni même la manière de mesurer. Par exemple est de 25'000

\[Bq/g\]

: dans un gramme, 25'000 atomes se désintègrent chaque seconde. Mais si vous faites l’expérience assez longtemps, vous allez en mesurer 3 fois plus, voire 7 fois sous une cloche***. Pourquoi ? Parce que vous allez aussi mesurer l’activité des produits de désintégration de votre uranium, y compris le gaz radon si vous l’empêchez de se disperser dans l’atmosphère. Or le a une activité de 5,73×1015

\[Bq/g\]

, 230 milliards de fois plus que l’uranium qui lui a donné naissance car sa demi-vie n’est que de 3.82 jours. Pour ne rien simplifier, certains utilisent encore l’ancien

\[Ci\]

à la place du Becquerel, surtout pour de fortes radioactivités.

\[Gy\]

remplace l’ancienne unité et mesure la “ ” par , qui est une énergie par masse

\[J/kg\]

. Avec les Gray, peu importe la cause du rayonnement : 1 milliGray de rayons X est égal à 1 milliGray de particules alpha produites par la désintégration du radon par exemple.

Enfin, le

\[Sv\]

mesure la “ ” (anciennement mesurée en

\[rem\]

), qui tient compte de l’effet des divers types de rayonnements sur les êtres vivants, l’humain en particulier. Les Sievert sont des Gray pondérés par des définis par la , qui valent:

1 pour les , et
2 pour les protons
entre 2 et 20 pour les
20 pour le reste, essentiellement les

les plus néfastes ne sont pas ceux qu’on croit

Ca peut surprendre si on se rappelle qu’une particule alpha (qui est un noyau d’hélium) est stoppée par une bête feuille de papier, que les bêta s’arrêtent contre une feuille métallique (parce que ce sont des électrons ou des , chargés électriquement) alors que les X et les gamma traversent tout sauf une épaisse couche de blindage.

Justement : nous ne sommes pas une épaisse couche de blindage, ni métalliques : les X et gamma nous traversent facilement, en interagissant peu. C’est ce qui permet de faire des entre autres. Quant aux neutrons, ils sont principalement produits sur Terre artificiellement, en particulier dans la [réaction en chaîne]( éaction_en_chaîne_(nucléaire) de l’uranium 235. Les rayons cosmiques peuvent également produire des neutrons, qui contribuent un peu à la radioactivité naturelle (****).

Par contre les alpha, on se les prend en plein dans la viande, et leur énergie peut faire des dégâts à notre ADN en particulier, avec risques de cancers supplémentaires à la clé. Or une bonne moitié de désintégrations de radio-isotopes produisent des alpha, et si ces isotopes se retrouvent à l’intérieur de notre corps, la possibilité d’être atteint par le rayonnement devient une certitude.

Finalement, la “dose équivalente” de radioactivité naturelle annuelle reçue par un français moyen est de 2.4 milliSievert

\[mSv\]

, décomposée comme suit :

0.6 \[mSv\]reçus de la désintégration des radio-isotopes primordiaux dans le sol
0.4 \[mSv\]reçus par les rayons cosmiques. Pour un pilote professionnel, ce poste peut augmenter à plus de 5 \[mSv\]
0.2 \[mSv\]de potassium 40 et de carbone 14 ingérés par les aliments, qui représentent à eux deux 8000 Bequerels des 8500 typiquement mesurés sur un humain de 70 kg. Mais ces éléments produisent des rayons beta peu nocifs
Plus de la moitié de la dose moyenne soit 1.3 \[mSv\]provient de l’inhalation de et de sa rapide désintégration dans les poumons. Cette valeur correspond à respirer de l’air en permanence de l’air contenant 65 \[Bq/m³\]de radon, or il existe des régions dans lesquelles l’air de maisons mal ventilées en contient 1000 \[Bq/m³\]voire plus, ce qui amènerait la dose équivalente d’un habitant casanier au delà des 20 \[mSv/an\]considérés comme maximum acceptable. Il est établi que le radon chez les mineurs, d’uranium en particulier, mais aussi de charbon, et il est fortement suspecté que le radon présent dans les habitations augmente également le risque de cancer du poumon, surtout en conjonction avec le tabagisme. Donc si vous habitez dans une région particulièrement exposée au radon (voir ) et dans une maison ancienne et mal ventilée, arrêtez de fumer. Et ventilez votre maison. Si vous êtes vraiment inquiets, faites en mesurer l’air, dont l’activité ne devrait pas dépasser 400 Bq/m³ (ou 150, ou 1000 ).

En Europe, la dose équivalente moyenne varie d’un facteur 10 principalement en raison du radon

Outre les régions exposée au radon et les mines d’uranium, il existe d’autres endroits où la radioactivité naturelle est particulièrement élevée, et intéressante.

A , la dose équivalente moyenne est de 260

\[mSv/an\]

, beaucoup plus que ce que permet n’importe quelle norme d’exposition de la population civile. Cette radioactivité provient pour beaucoup du radium dissous dans les eaux thermales de la ville. Or le taux de cancer des habitants de Ramsar n’est pas significativement différent de celui de populations vivant à des endroits moins exposés . D’autres études sont parvenues au mêmes conclusions à propos de , de la province du Kerala en Inde (riche en minerai de ) et de au Brésil où les niveaux de radioactivité naturelle sont aussi beaucoup plus élevées que la norme. Selon ces chercheurs, les populations vivant dans ces régions auraient développé une résistance biologique aux radiations, mais ce sujet est encore controversé, tout comme l’est d’ailleurs celui des en général.

Le cas de radioactivité naturelle le plus extrême est sans doute celui d’ . Des particularités dans la composition de l’uranium extrait des mines là bas ont révélé que plusieurs réacteurs nucléaire naturels y ont fonctionné pendant quelques centaines de milliers d’années, il y a environ 2 milliards d’années ! Ils ont consommé environ 6 tonnes d’uranium 235 dans une réaction en chaîne stabilisée par de l’eau, comme dans les réacteurs artificiels. Ensuite, les produits de fission sont restés sur place tout ce temps, ce qui est assez intéressant à étudier du point de vue de la gestion des déchets nucléaires.

Voilà, je voulais essayer de parler de nucléaire de manière totalement objective et dépassionnée en ne traitant que de radioactivité naturelle. C’est réussi ? Bon alors je termine en disant que ces points de repères devraient vous permettre de juger de manière critique certains chiffres concernant le nucléaire artificiel, comme la fuite de tritium de Fukushima dans l’océan …

Notes:

* de puissance continue plutôt, la consommation d’énergie étant d’environ 118'000 /an

** Vous prenez du tritium à chaque fois que vous buvez de l’eau, ce qui prouve l’efficacité du tritium homéopathique contre la soif…

*** en fait je ne sais pas vraiment comment on mesure des

\[Bq\]

. J’imagine que c’est avec des versions modernes du bon vieux compteur Geiger, comme le . Quelqu’un sait ?

**** phrase corrigée après le commentaire du Dr. Eric Simon

Références:

P. England, P. Molnar, and F. Richter, “ ", 2008, Pour la Science no. 364
Pascal Richet “ ” , 1996, La Recherche n° 291 , page 78
" ”, 2011, Actualité Pour La Science
, Société Française de Radioprotection (très bonne synthèse illustrée)
" " World Nuclear Association
Ghiassi-nejad, M; Mortazavi, S M J; Cameron, J R; Niroomand-rad, A; Karam, P A “ ” (2002) Health physics vol. 82 (1) p. 87-93

Autres sources:

“ ”, Dossier Futura-Sciences
“ ”, Idaho State University, avec de nombreuses références dont
- Merril Eisenbud (1997). Environmental radioactivity: from natural, industrial, and military sources. Academic Press.

L'atome vert : le thorium

Sat, 18 May 2013 00:00:00 +0000

“L’atome vert” est un livre consacré à une technologie peu connue du grand public mais beaucoup plus avancée et prometteuse que je ne le pensais : les réacteurs nucléaires au . Les avantages sont très nombreux:

le est plus abondant que l’uranium , on peut l’utiliser à 100% contre quelques pourcents pour l’uranium, et il n’y a pas besoin de l’enrichir.
le 232Th étant et non , il ne peut pas produire de réaction en chaîne. Une centrale ne peut pas s’emballer, et elle peut s’arrêter d’elle même en cas de défaut de refroidissement
les ne sont dangereux que quelques siècles, contre des centaines de milliers d’années pour ceux de l’uranium .
les centrales au thorium peuvent “incinérer” les déchets des centrales à uranium, y compris le plutonium.
on ne peut pas produire d’armes nucléaires avec une centrale au thorium.

Coté désavantages, en cherchant bien il y en a quelques uns, mais le principal est : on ne peut pas produire d’armes nucléaires avec une centrale au thorium…

Selon Jean-Christophe de Mestral, c’est ce qui a favorisé la filière de l’uranium pendant la guerre froide alors que plusieurs expériences ont démontré la faisabilité et la sécurité des solutions au Thorium. Entre autres :

Le aux USA qui a fonctionné comme au Thorium entre 1977 et 1982
Plusieurs réacteurs à très haute température (HTGR) ont fonctionné avec des barres de combustible mixant Uranium 235 et Thorium 232 aux USA, mais aussi en Allemagne entre 1966 et 1989
Les réacteurs expérimentaux et 7 de 220 MW chacun utilisant un mix Uranium/Thorium qui fonctionnent actuellement en Inde. L’Inde est le seul pays mentionnant clairement le thorium dans son , pour une raison simple : l’Inde a très peu d’Uranium, et ne peut pas en importer facilement car elle n’a pas signé le . Par contre elle dispose de gros gisements de Thorium.
Et aussi le (MSRE) qui fonctionna entre 1965 et 1969 avec divers combustibles, dont de l’Uranium 233 produit à partir de Thorium dans un autre réacteur.

Les (MSR) sont prometteurs à moyen terme. Ils sont d’ailleurs prévus par le dans les technologies disponibles d’ici 2030, mais hélas seulement dans leur version à l’Uranium. Les Réacteurs au Fluorure de Thorium Liquide ( ) n’ont pas été projetés dans cet horizon de temps, tout comme le “ ” qui nécessite un accélérateur de particules d’ailleurs. Ce qui n’empêche pas l’AIEA d’en penser du bien , ni , qui sera probablement une première mondiale…

Schéma de principe d’un MSR à neutrons thermiques.

Du point de vue nucléaire, les réacteurs à sels fondus n’ont que des avantages :

le combustible est dissous dans un sel, solide à basse température, liquide en fonctionnement et servant en même temps de fluide de refroidissement primaire.
la réaction ne se produit que dans le coeur car il faut à la fois une source de neutrons et un volume suffisant pour que la probabilité que le neutron soit absorbé soit assez élevée.
l’installation fonctionne à pression ambiante : le très haut point d’ébullition du sel empêche que le système devienne une cocote-minute
si l’installation surchauffe, un bouchon (“Freeze Plug” sur le dessin) fond et le sel s’écoule par gravité dans des réservoirs (en bleu) dont la géométrie stoppe les réactions nucléaires. C’est d’ailleurs comme ça que le MSRE était arrêté pour maintenance.

Les difficultés et inconnues sont surtout liés à la chimie de ces sels. Il faut installer une usine chimique pour les purifier à côté de la centrale, notamment pour en enlever le . On ne sait pas trop bien comment un LFTR vieillira, notamment en raison de la corrosion par les sels.

ARE Thorium : plus besoin de réservoirs, on va pouvoir mettre des passagers aussi dans les ailes…

Au passage, j’ai découvert l’existence du projet Aircraft Reactor Experiment (ARE) qui visait la . C’était un MSR dont les sels à 850 ° chauffaient l’air dans les réacteurs, qui fonctionna 1000 heures en 1954, quand on avait peur de rien sauf peut être des rouges. Donc je ne le savais pas mais oui, il existe dans les cartons une alternative au turboréacteur.

Le livre “L’atome vert” est très intéressant et convaincant pour l’initié, mais il m’a semblé parfois trop technique pour le grand public. Je le trouve aussi inutilement provocateur pour les écolos irréductibles, notamment le passage comparant les risques des diverses sources d’énergie par TWh produit et celui comparant les taux de cancers dans les zones à forte radioactivité naturelle, même si c’est très intéressant .

Enfin, même la conclusion me semble trop touffue pour les politiciennes lambda qui sont pourtant les personnes à convaincre, alors je résume pour elles eux : “Thorium pouvoir produire Térawatts propres et pas chers pour remplacer pétrole et charbon. Vous y’en a donner feu vert, nous s’occuper du reste”. Je ne sais pas ce que ça donne en hindi ou en mandarin, mais là bas ils ont compris.

(merci à Alberto de m’avoir prêté le livre à l’insu de son plein gré)

Références

Jean-Christophe de Mestral (2011). L'atome vert: Le thorium, un nucléaire pour le développement durable. Favre.
Maurice Mashaal, “ ”, 2011, Actualités Pour La Science,
2011, site Je Comprends Enfin
Sylvain David, Elisabeth Huffer, Hervé Nifenecker “ ” (2007), Europhysics News vol. 38 (2) p. 24-27
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Ghiassi-nejad, M; Mortazavi, S M J; Cameron, J R; Niroomand-rad, A; Karam, P A “ ” (2002) Health physics vol. 82 (1) p. 87-93, PMID:

Comment transformer le plomb en or ?

Fri, 15 Mar 2013 00:00:00 +0000

Une fois de plus ma paresse me pousse à traduire un répondant à la question suivante:

Avec la technologie moderne, sommes-nous plus près de transformer le plomb en or que les alchimistes il y a quelques siècles ?

La question originale était : “Avec la technologie actuelle, est-il maintenant possible de transformer le plomb en or, ou n’importe quel élément en une autre ? Quelles transmutations les anciens alchimistes auraient-ils du tenter pour aboutir à un succès ?

Réponse du Physicien : le plomb en or, non. Mais on peut changer quelques éléments en d’autres. Le rendement est extraordinairement faible, et le processus est prohibitivement coûteux. Avant la fin du XIXème siècle, personne n’avait observé un élément se transformant en un autre, et jusqu’au XXème il n’y avait aucun équipement sur Terre qui ait eu la moindre chance de changer (volontairement) un élément en un autre.

En remontant au temps où les chimistes (ou ) sont devenus capables de purifier des échantillons et de fabriquer des produits variés, ils ont eu la prétention de transformer des matières en d’autres.

Mais alors que vous pouvez utiliser des réactions chimiques pour transformer l’hydrogène et l’oxygène en eau, ou de la farine et de l’eau en pain, il n’y a aucune combinaison de produits et de réactions chimiques qui ne peut ne serait-ce que commencer à un élément en un autre. Les alchimistes de cette époque, inconscients de ceci, furent très excités par la transformation du plomb en or, la et la création de vie à partir de rien. Nombre d’entre eux étaient des de leur temps, dont nous, scientifiques d’aujourd’hui, avons hérité certains , mais pour l’essentiel pas les méthodes.

Newton se passionnait pour l’alchimie. Il inventa le calcul infinitésimal et fonda la physique moderne, mais il chercha aussi le Saint Graal et poursuivit d’autres projets un peu fous.

Les diverses molécules chimiques sont différentes car elles utilisent différentes combinaisons des éléments, mais les éléments et leurs diffèrent entre eux par le nombre de protons et de neutrons qui forment leur noyau atomique.

Il y a trois principales manières de changer le nombre de protons et de neutrons d’un noyau atomique : la fusion, la et le bombardement par des neutrons.

La fusion, c’est tout un art…

En pratique, . A ce jour, nous avons réussi à fusionner du deutérium (isotope de l’hydrogène) en hélium, ce qui est la fusion la plus facile. Et encore nous y arrivons de justesse, au milieu de très grosses bombes. Pour produire de l’or par fusion comme , il nous faudrait une supernova, ce qui n’est pas dans nos moyens.

Beaucoup d’atomes ont un noyau instable qui va parfois faire “pop” en se transformant en un autre élément ou isotope. Donc techniquement, être patient est une manière de transformer un échantillon d’une matière en une autre.

Commencez avec de l’Uranium 235, attendez quelques milliards d’années, et vous obtiendrez du plomb.

Malheureusement. le matériau de départ doit être radioactif. Les atomes radioactifs “décroissent” jusqu’à ce que le nombre de leurs protons et de leurs neutrons s’équilibrent selon une certaine loi, et pour les éléments lourds l’équilibre parfait est presque atteint avec le plomb ou le .

La dernière manière de transformer un isotope en un autre est la seule que nous sommes capables d’utiliser et de contrôler : le bombardement neutronique. Ce n’est pas la meilleure solution, mais c’est la seule que nous ayons. L’idée est que les neutrons étant électriquement neutres (d’où leur nom), ils peuvent rejoindre le noyau atomique sans être repoussés par le noyau, chargé positivement. Cette répulsion empêche la technique de fonctionner avec des protons, et c’est d’ailleurs ce qui rend la fusion si difficile.

On utilise déjà le bombardement neutronique pour à partir d’uranium. Bombarder un échantillon avec des neutrons rend ses atomes presque toujours plus radioactifs, ce qui les fait parfois muer en éléments supérieurs par . La technique est donc du type “bombarder et attendre”. Dans certains cas, les atomes sont si radioactifs qu’ils se brisent aussitôt, et s’ils produisent une giclée de neutrons, vous avez la d’une bombe, ou d’une centrale nucléaire.

Voici une carte de tous les isotopes connus et de leur réaction de désintégration radioactive préférée (beaucoup d’isotopes peuvent se désintégrer de plusieurs manières) :

tous les isotopes, avec le nombre de neutrons sur l’axe X et le nombre de protons sur l’axe Y. Les points noirs sont les isotopes stables (cliquer pour un poster à très haute résolution

\[14Mb\]

)

Les différentes couleurs indiquent les modes de désintégration. Par exemple le rose est la dans laquelle un proton se change soudain en neutron en émettant un positron (anti-électron) qui est la “radiation” que l’on peut détecter. Donc sur la carte, les isotopes roses transmutent en se décalant en diagonale vers le bas et à droite, en perdant un proton et gagnant un neutron.

Règle du jeu : tout ce qu’on peut faire c’est décaler une petite fraction d’un isotope d’une case vers la droite en lui ajoutant des neutrons, et attendre les désintégrations naturelles…

En consultant la carte, vous pouvez voir quels éléments peuvent raisonnablement être produits à partir d’autres par bombardement neutronique. Par exemple, en regardant la petite portion de la carte ci-dessous, vous pourriez envisager créer de l’or en bombardant du platine 196, qui est juste en dessous de l’or 197, le seul isotope stable de l’or. Ca lui ajouterait un neutron qui le transformerait en platine 197, subissant ensuite une désintégration β- qui le décalerait d’‘une case en haut à gauche, le transformant en or. Cette désintégration β- a une demi-vie d’environ 20 heures, donc après irradiation du platine il suffit d’attendre quelques jours pour extraire des traces d’or de votre échantillon de platine. Il existe aussi une , réalisée en 1941 déjà.

Mais le plomb est mal placé pour former de l’or. Par bombardement neutronique on peut le décaler vers la droite, mais les chemins des désintégrations radioactives successives de tous les isotopes ainsi formés reviennent soit au plomb, soit au bismuth.

Tout ce qu’on peut faire avec le plomb c’est de lui ajouter des neutrons (flèches blanches), mais les désintégrations naturelles le ramènent au plomb ou au bismuth.

Donc en utilisant la seule et unique technique dont nous disposons, nous ne pouvons pas transformer le plomb en or. Même pas un tout petit peu. Du platine ou du mercure oui, mais du plomb non*

Finalement, les processus de transmutation du platine ou du mercure en or sont considérablement plus chers et dangereux que creuser le sol pour en extraire l’or. Entre autres accessoires, il vous faudra une qui est en général un bout de métal extrêmement radioactif, cher et illégal. Sinon, un peut aussi faire l’affaire. Il existe des manières plus simples de perdre de l’argent…

Note:

Le temps de traduire l’article, quelqu’un a mentionné dans les commentaires de l’article original que

Soldes 2012 : Ecolonergie

Sat, 29 Dec 2012 00:00:00 +0000

Il me reste un problème en cette fin d’année : que faire d’une bonne dizaine d’articles commencés en 2012 et restés à l’état de brouillons ? (Alors que mon job consiste entre autres à combattre la production d’invendus et les stocks que ça génère… il va me falloir une bonne résolution 2013…) Alors je vide le stock, en vrac et un peu plus bruts que d’habitude, en faisant pour commencer un multipack de 5 brouillons sur mes interrogations écono-écolo-énergétiques, avec un soupçon de démographie:

Combien vaut l’énergie

L’énergie est rare, précieuse, et il faut l’économiser parce qu’elle va coûter plus cher, vous dit-on. On vous ment. L’énergie est ce qu’il y a de plus abondant dans l’Univers, elle ne vaut rien du tout car c’est la plus élémentaire des matières premières.

Ca vous choque d’assimiler l’énergie à de la matière première ? Pourtant vous connaissez surement E=m.c² la célèbre formule qui relie les deux via ce facteur c², la vitesse de la lumière au carré. Elle dit qu’un kg de matière quelconque est équivalente à une énergie de 1

\[kg\]

x 300'000'000²

\[m²/s²\]

= 9.1016

\[kg.m²/s²\]

soit 90 , ou 25 milliards de , ou encore 2'149'613

\[tep\]

La de l’humanité étant d’environ 12 milliards de tep, l’équation d’Albert nous dit que nous convertissons environ 5.5 tonnes de matière en énergie chaque année. Seulement. Si nous avions des mines d’antimatière quelque part, nous saurions la convertir milligramme par milligramme en énergie avec un rendement de 100%, et même si cette antimatière se négociait à mille fois le prix actuel de l’or, disons 40 millions d’euro le kg, ça nous mettrait le kWh à 0.2 centimes environ. Rien du tout.

Abondance

Embryon d’article motivé par la collision entre:

cette (ancienne) figure revenue sur le devant du web :

cliquer pour agrandir
la lecture du : “Il est plus abondant dans la nature que l’or ou l’argent. (…) Ainsi, le sous-sol d’un jardin sur un carré de 20 m de côté peut-il en contenir, sur une profondeur de 10 m, environ 24 kg. (…). L’eau de mer contient environ 3 mg d’uranium par m3, soit 4,5 milliards de tonnes d’uranium dissous dans les océans. Les eaux douces en contiennent souvent aussi en diverses concentrations ; dont par exemple le Rhône qui en charrie environ 29 t/an, provenant essentiellement du ruissellement des roches uranifères des Alpes.”
l’article “ ” paru en août sur New Scientist et relayé où l’on apprend qu’il existe des filets sur lesquels l’uranium dissous dans l’eau de mer se dépose à raison de presque 4 grammes par kilogramme de filet. Encore un petit effort et cette technologie pourrait être compétitive avec l’extraction minière et donner accès à un stock d’environ 6500 ans de consommation actuelle…

Petit avis sans frais aux écologistes suisses : ne pas trop la ramener à propos de l’indépendance énergétique du pays, car un seul filet à uranium en travers du Rhône au Bouveret pourrait suffire…

Pourquoi je ne suis pas contre Belo Monte.

Je comprends. Je suis très triste pour les 25000 indiens d’Amazonie qui perdront leurs terres, et pour les centaines de km2 de forêt vierge qui seront inondés avec leur biodiverses plantes et bestioles. Mais je ne signerai pas du au Brésil, , même si j’y ai été invité par des proches. Voici pourquoi.

D’abord la cohérence. On nous rabâche qu’il faut des sources d’énergie propres et durables, or l’hydroélectricité représente produite dans le monde, et . Le barrage de Belo Monte produira 38600 par an, soit l’équivalent de à lui tout seul. Pour produire autant d’énergie autrement, il faudrait soit:

des centrales à charbon qui balanceraient environ 38 millions de tonnes de CO2 dans l’air chaque année (le charbon dégage environ produit)
ou environ 100 km2 de cellules photovoltaïques (j’ai compté et 20% de ), mais ça c’est la surface nette des cellules. Avec les espaces pour l’entretien des panneaux et des lignes électriques, plus les inévitables obstacles naturels sur une telle surface, on devrait approcher d’une surface comparable à celle du lac du Belo Monte, soit 440 km² (on trouve parfois mention d’une surface engloutie de 6140 km2, qui le correspond à la somme des )
ou 4 réacteurs nucléaires de 1 GW, mais ça les écolos n’en veulent pas même si c’est pour sauver la forêt tropicale,

A part ça, la augmente de 1% par an, et 1% de 190 millions, ça fait presque 2 millions d’emplois à créer par an pour maintenir le . Ce n’est pas moi, natif d’un pays qui a aussi sacrifié de beaux paysages (alpins) et au moins pour obtenir l’électricité (propre!) nécessaire à son développement qui vais dire aux brésiliens “non, ne faites surtout pas comme nous”.

C’est maintenant ! (ou pas)

Je n’ai pas aimé du tout Jean-Marc Jancovici (2009). C'est maintenant: 3 ans pour sauver le monde. Seuil. Ou plutôt j’ai été très déçu par ce pamphlet politique commis par Jean-Marc Jancovici, dont je pense toujours beaucoup de bien depuis que j’ai découvert .

Je ne dis pas qu’ils ont tort sur le diagnostic : comme eux, je suis persuadé que nous avons atteint le , et que ceci causera un profond bouleversement de nos sociétés. Comme eux, j’appelle de mes voeux une classe politique dotée de compétences scientifiques minimales. Ce qui me déçoit, c’est justement le manque de rigueur scientifique de leur bouquin : très peu de chiffres, pas de graphiques, pas de références et encore moins de formules. Pourtant il y en a une géniale, justement qui pourrait justement guider le politique et aussi servir de base à une excellent bouquin : :

Je n’arrive pas à comprendre comment des gens connaissant ceci peuvent limiter leurs propositions concernant la démographie à une phrase que je ne retrouve plus mais qui dit en substance “nous ne souhaitons pas tuer les 3/4 de la population” (POP) alors que les enfants et petits-enfants susceptibles de pâtir du désastre annoncé ne sont pas encore nés. Je ne comprends pas non plus pourquoi des gens pronucléaires réalistes se résignent à voir la production (ou consommation) d’énergie ( ) diminuer alors qu’ils connaissent les moyens de la maintenir.

Les solutions préconisées dans le bouquin ciblent essentiellement une décroissance du PIB, dont on voit pourtant qu’il est une “variable muette” de l’équation de Kaya. Je ne connais pas Alain Grandjean, mais j’ai de la peine à croire qu’un économiste puisse souhaiter une politique de décroissance sur la base d’une vision aussi caricaturale de l’économie moderne. En considérant par exemple que le PIB est essentiellement produit par la consommation de ressources “gratuites” dont les combustibles fossiles, Grandjean et Jancovici semblent ignorer que l TEP/PIB varie d’un facteur supérieur à 7 selon les pays. A les lire, le ne satisferait que des besoins superfétatoires fortement consommateurs d’énergie comme des banques génératrices de crises, donc autant d’activités à éliminer lors d’un version 2.012. Santé ? Formation ? Caisses de pension ? “ ” rétorquent Jancovici et Grandjean.

A part ça, le sous titre de “C’est maintenant !” est “3 ans pour sauver le monde” surtout parce qu’il y avait une élection présidentielle française qui devait être gagnée par un leader, un De Gaulle écolo capable de mettre en oeuvre le programme proposé. Ca semble raté.

Finalement, ce que je reproche le plus à Jancovici et Grandjean, c’est leur vision technocentriste de la politique, celle qui consiste à dire au monde et à la France : “nous avons étudié, nous avons calculé, alors faites comme on dit sinon vous êtes foutus”. Je pensais un peu comme eux avant de jouer à , et puis j’ai compris qu’il y avait plusieurs manières de gagner. Et aussi que quand je jouais, ça finissait souvent par une guerre nucléaire…

Démographie du 21ème siècle

Pour comprendre la situation actuelle de la démographie humaine, 13 minutes et 21 secondes suffisent grâce à la fantastique

Il y démontre plusieurs faits qui peuvent surprendre:

80% de la population mondiale vit désormais dans des pays à taux de fécondité proche de 2
la religion dominante n’a pas d’influence significative sur la natalité
l’augmentation du niveau de vie (PIB/habitant) est préalable à la diminution de la natalité
les plus fortes croissances démographiques s’enregistrent dans les pays aux plus fortes taux de mortalité.
le nombre de naissances n’augmente plus notablement dans le monde
la population mondiale va augmenter jusqu’à 10 milliards d’habitants par “remplissage de la pyramide des âges”. (voyez absolument la vidéo, au moins à partir de 10:20, par pitié!)

A ce propos je remarque que ni l’article “ ” ni “ ” de la Wikipédia ne fassent la moindre référence à la démographie… Suis-je donc je seul à me poser ? Il me semble que tous les modèles de société “durable” considèrent le problème dans un sens unique : puisque les ressources terrestres sont limitées, il faut limiter notre consommation totale, peu importe combien nous sommes. Pourquoi ne pas limiter plutôt notre nombre ? Car en fin de compte, c’est bien ce nombre qui risque d’être limité de force…

Divers d'été

Sun, 12 Aug 2012 00:00:00 +0000

Billet vite fait en forme de pot-pourri de découvertes estivales.

Les Seychelles

Ce pays est bien plus qu’une destination de vacances de rêve. L’archipel est un “micro-continent” granitique peuplé d’espèces endémiques surprenantes, préservées de toute présence humaine jusque vers 1750. Actuellement, ce micro-état de 90'000 habitants seulement traverse des crises importantes mais m’a semblé sur la bonne voie pour les résoudre : bon niveau de formation, ouverture, dialogue social et politique, conscience écologique.

"Dr. Goulu et la coco fesse" (sur flickr)

On trouve aux Seychelles des , “Aldabrachelys gigantea”, plus grosses que celles des Galapagos. Charles Darwin était d’ailleurs intervenu en faveur de leur protection, car elles étaient menacées à la fin du XIXème siècle. Les autorités avaient alors eu une excellente idée pour tenir les braconniers à l’écart de Curieuse, une île affectionnée par les tortues : y construire une léproserie!

Il y a le “Lodoicea maldivica” qui n’est ni de mer, ni des Maldives mais produit bien les plus grosses graines du monde, les magnifiques “coco fesses”. De la même que “ ”, il n’est de loin pas autant répandu puisqu’il n’en existe que quelques milliers d’arbres, pour la plupart à la sur l’ile de Praslin. prétendent d’ailleurs que la “coco de Praslin” a donné l’expression “ ”, mais c’est douteux. Pour ma part, je me demande toujours quel est l’ de produire si peu de graines si grosses qu’il leur faut 7 ans pour mûrir.

A part ça, les “fruit bats” des Seychelles sont de “[ ]( qui se nourrissent exclusivement de fruits. J’ai été étonné par leur vol en ligne droite, de jour, mais je ne les ai pas trouvées aussi goûteuses que vantées par les Seychellois…

Tau Zéro Poul Anderson; Editions Le Bélial' 2012WorldCat • Open Library • LibraryThing • Google Books • BookFinder

Ayant découvert ce livre grâce à , je l’ai dévoré en me demandant comment j’avais pu ignorer son existence pendant 42 ans. Il faut dire que “Tau Zéro” est bien mieux que ma nouvelle “ ” sur le même thème…

Ce roman de “hard science fiction” raconte un voyage interstellaire à vitesse relativiste d’une manière très précise et bien documentée, tout en maintenant un suspense par plusieurs rebondissements. Je l’ai trouvé excellent car j’y ai retrouvé l’optimisme de la conquête spatiale des années 1970 et la liberté des moeurs de cette époque bénie de ma jeunesse ;-) J’ai un peu moins aimé la fin, mais cette lecture reste un must pour les amateurs de s-f.

“C’est maintenant” et l’île de Pâques

Par contre je n’ai pas aimé du tout Jean-Marc Jancovici (2009). C'est maintenant: 3 ans pour sauver le monde. Seuil. Ou plutôt j’ai été très déçu par ce pamphlet politique commis par Alain Grandjean, économiste simpliste, et Jean-Marc Jancovici dont je pense pourtant toujours beaucoup de bien depuis que j’ai découvert son site .

Comme ma critique de ce bouquin prend de la place, je vais y consacrer un prochain article. Ici je ne m’attaquerai qu’à l’allégorie utilisée par les auteurs tout au long de leur argumentation : l’ de l’ . Selon l’hypothèse du développée entre autres par dans “ ”, cette île initialement paradisiaque aurait été déforestée par ses habitants sous l’influence des monarques obsédés par l’édification des fameux , au point de la rendre quasi inhabitable.

Or ceci apparaît de plus en plus comme une . En particulier, après avoir montré en 2006 que la colonisation de l’île de Pâques était bien plus tardive qu’on ne l’imaginait , Hunt et Lipo viennent de prouver que les moaïs pouvaient être déplacés sans nécessiter de bois, en marchant !

Le “Pour la Science” d’Août

Deux articles au moins justifient l’achat de ce numéro

D’abord un article très complet sur les neutrinos . Vous savez, ces particules qui ne vont pas plus vite que la lumière… Emis en grand nombre par les , ils sont également produits par les réactions nucléaires du Soleil et celles, naturelles ou artificielles sur Terre. De nouveaux détecteurs comme sont désormais assez sensibles pour mesurer ces derniers. On peut par exemple détecter lorsque le combustible nucléaire est rechargé dans un réacteur. Et si c’est fait souvent, c’est un signe de production militaire… Et on peut aussi mieux quantifier le fonctionnement du réacteur nucléaire sur lequel nous vivons : La radioactivité naturelle est due à 20% au , à 40% au et à 40% à l’ 238 dont la quantité estimée dans le manteau et la croûte terrestre est estimée à 8.1016 kg, soit 80'000 milliards de tonnes. ( Et on a peur d’en manquer ou de polluer en chaque année un milliardième de ce stock…)

Ensuite , Jean-Paul Delahaye nous explique comment combiner des pertes pour gagner . En effet, selon le très contre-intuitif il est possible d’élaborer une stratégie gagnante en combinant des jeux dans lesquels on est statistiquement perdants ! Mais attention, on ne peut hélas pas jouer à “qui perd gagne” avec une roulette et un black-jack : les deux jeux doivent être en interaction d’une manière bien précise. Donc ça intéresse plutôt nos amis traders. Un de plus pour la en vue ?

Sinon, mes collègues C@fetiers de expliquent pourquoi le ciel n’est pas bleu , et leurs articles dans Pour la Science sont vraiment bien. Vas-y Jean-Michel, donne-nous en plus en ligne !

Références :

Terry L. Hunt et Carl P. Lipo, “Late Colonization of Easter Island”, 2006, Science, Vol. 311 no. 5767 pp. 1603-1606 ,
William McDonough, John Learned et Stephen Dye, “ ", Pour la Science, N°418, août 2012, p 42-49
Jean-Paul Delahaye, “ ", Pour la Science, N°418, août 2012, p 82-87
Jean-Michel Courty et Eduard Kierlik “ ", Pour la Science, N°418, août 2012, p 90-91

Charbon ou Uranium ? Les deux, mon kangourou !

Sat, 19 Nov 2011 00:00:00 +0000

Ainsi donc, le . Le pays est le 16ème émetteur de CO2 de la planète, et , en bonne partie car 85% de l’électricité y est produite par des centrales thermiques au charbon. Elles n’utilisent pourtant qu’une petite partie des énormes quantités de charbon extraites par l’Australie, dont 75% sont exportés en Asie, principalement au Japon, en Corée, à Taïwan, et même en Chine

\[1,2\]

De fait, l’Australie est le plus grand exportateur de charbon du monde, un secteur employant environ 150'000 personnes,

\[3\]

nombre suffisant pour que les politiques se donnent la peine de rassurer, minimisant l’impact de la taxe carbone sur les emplois. Un petit calcul : puisqu’une centrale au charbon dégage environ 1 tonne de CO2 par MWh produit

\[4\]

, la taxe renchérira l’électricité australienne, une des , de 1,7 centimes d’euro seulement. Mais surtout, cette taxe est inférieure de moitié aux coûts des solutions de

\[5\]

qui étaient jusqu’ici favorisées par le programme “Clean Coal” de l’Australie

\[6\]

\[7\]

sur (en faveur d’une taxe de l’ordre de 1500 Euros / tonne, 100 fois plus élevée que les taxes carbone introduites jusqu’ici…), une faible taxe n’a aucun effet. Je le rejoins là dessus : des taxes si faibles ne sont que des impôts qui dédouanent les émetteurs de CO2 : “Je paie pour mes émissions, pourquoi devrais-je investir plus pour les éviter ?”. Même avec une taxe carbone à l’australienne, le charbon reste d’assez loin la source d’énergie la meilleur marché.

D’après cette magnifique annonce vue il y a quelques temps déjà dans les journaux australiens

\[8\]

, les mineurs de charbon ont une autre crainte : “l’énergie nucléaire tuera l’industrie du charbon”.

(cliquer pour rigoler un peu)

Même si l’Australie n’a jamais construit de centrale nucléaire, elle m’y a pas non plus définitivement renoncé

\[9\]

. Il faut dire qu’elle est aussi le deuxième exportateur mondial d’Uranium, derrière le Canada, et que son territoire est l’un des plus stables de la planète géologiquement… Ses immenses régions désertiques ont même vu quelques champignons atomiques dans les années 1950

\[10\]

. Et le nucléaire, ça ne dégage quasi pas de CO2 et ça coûte à peine plus cher que le charbon. (Si vous voulez compter les risques et les déchets, alors comptez-les aussi les 1500 Euros/tonne de CO2 pour le charbon svp…)

Mais finalement, que l’Australie passe au nucléaire ou pas ne change rien. Comme nous l’a rappelé François Gaille de lors du il y a quelques jours, les programmes nucléaires dans les BRICKS vont bon train, à peine ralentis par Fukushima/Tsunami (score : toujours zéro morts à 30'000 …). La Chine va terminer ses 27 réacteurs en construction et compte multiplier sa production d’électricité nucléaire par 8 d’ici 2020

\[11\]

. L’Inde, qui a 20 réacteurs en activité, va multiplier sa production par 12

\[12\]

L’avenir s’annonce donc radieux pour les mineurs australiens, qu’ils piochent dans du charbon ou dans de la . .. Sinon, les australiens n’ont pas abandonné leur projet de tour solaire d’un km de haut

\[13\]

, mais il y a un petit problème :

Le kilowatt-heure fourni resterait néanmoins toujours cinq fois plus cher que l’électricité de charbon, qui représente 95% de la production en Australie. Le projet reste donc non rentable au prix actuel des ressources fossiles, poussant les promoteurs du projet à prévoir d’autres sources de revenu annexes : visite touristique, culture sous la serre…
\[14\]

Et c’est vrai que pour voir ça, j’irais volontiers une fois de plus jusqu’en Australie. Mais pour l’énergie, c’est de plus en plus certain : on , . Uranium compris. Peut-être pas en Europe, mais d’autres le feront, et nous vendront les produits faits avec de l’énergie moins chère que chez nous.

Sources:

sur Wikipedia
sur NewGenCoal
“ ” sur greenit
“ ” sur l’Expansion / L’Express
“[Clean Coal](Clean Coal)” sur Rising Tide Australia
Jean-Marc Jancovici “ ” sur Manicore
sur Wikipedia
“ ” sur Libération
sur NextBigFuture
sur 2.6 billions
chez EnviroMission
“ ” sur Wikipedia

Tiède fusion

Sat, 11 Jun 2011 00:00:00 +0000

Après avoir mis au point la soviétique, le futur Prix Nobel de la Paix inventa le dans les années 1950 dans l’espoir de dompter la . Ca fait bientôt 60 ans qu’on essaie de faire marcher ce truc. Dans le meilleur des cas, produira 500 MW de temps en temps dès 2020, après avoir coûté très cher. A moins que ce ne soit ou un descendant de la , d’autres projets colossaux. Ensuite il faudra encore quelques décennies pour industrialiser tout ça…

C’est beau une Z-machine, la nuit.

Mais dans tous les cas, comme , la réaction de fusion exploitée dans ces réacteurs est bien différente de . D’abord, elle produit des qui transformeront peu à peu la machine en déchets radioactifs. Ensuite, on n’obtient pas le tritium “simplement” en l’extrayant de l’eau. C’est …

La fusion D+T n’étant pas pour demain ni idéale, on pense déjà aux réactions de d’après-demain. Certaines réactions éjectent des protons qui pourraient théoriquement sans passer par la case thermique. D’autres, celles qui me font le plus rêver nécessitent de l’ , inexistant sur Terre ou l’ , mais présent sur la Lune ( ) et 10'000 fois plus abondant dans l’atmosphère d’Uranus, composée à 15% d’Helium. L’He3 est même , alors…

Ballons d’extraction de l’He3 dans l’atmosphère d’Uranus. Credit: Adrian Mann.

En revenant sur Terre, la réaction aneutronique la plus “simple” à réaliser et donc la plus étudiée consiste à bombarder du Bore-11 avec des protons, ce qui produit 3 Helium-4. La réaction se produit à une “température” encore 10x plus élevée que pour la réaction D+T, mais elle a été obtenue en 2005 avec un laser picoseconde. “pico” c’est 10 -12, et ça donne la durée de l’impulsion laser, longue de moins d’un millimètre… Le temps que le plasma chauffe, la réaction est donc plus courte que ça, et ensuite il faut probablement quelques heures avant de recommencer.

Donc la fusion aneutronique industrielle n’est probablement pas pour ce siècle. A moins que…

A moins que le marche vraiment.

Ces deux italiens de l’Université de Bologne ont effectué plusieurs d’un bidule nettement moins photogénique qu’une Z-machine, mais qui produit apparemment 10 kW de chaleur pour une consommation électrique de 600 W, en fusionnant de l’Hydrogène avec du Nickel, produisant ainsi du Cuivre !

Oui, mesdames et messieurs, la est de retour, ou plutôt la fusion tiède car le système est tout de même sous pression et plus chaud que la fumeuse expérience de Fleischmann et Pons de 1989. En théorie, ça ne peut pas marcher. Mais en pratique il y a eu des observations de transmutations sur des électrodes de nickel avant le papier de Rossi et Focardi , Rossi a déposé un brevet en 2008 pour commercialiser son système dès la fin de cette année 2011, et une partie de la communauté scientifique qui ne craint pas de se re-brûler les ailes analyse les explications possibles du phénomène, et en trouve .

Si le catalyseur d’énergie de Rossi et Focardi marche vraiment, ce serait un tsunami dans le domaine de la physique nucléaire, dans ses frontières avec la chimie, dans la production d’énergie et dans le paysage de Cadarache. Et Rossi et Focardi pourraient embaucher le roi d’Arabie Saoudite pour cirer leur pompes. A quelque part, ça serait trop beau. Ca ne se peut pas. Impossible.

Ma! Impossibile non è italiano, no ? Allora, vediamo …

Références

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S. Focardi, A. Rossi “ ”, 2010, Journal of Nuclear Physics
Rossi Andrea, “ ” brevet WO/2009/125444
Christos Stremmenos, “ ”, 2011 Nuclear experiments blog

Séismes et énergies

Wed, 16 Mar 2011 00:00:00 +0000

L’ est tellement démodée que seuls les journalistes l’utilisent encore. Datant de 1935, c’est une mesure de l’amplitude du mouvement provoqué par un tremblement de terre tel que mesuré par un sismographe. Mais elle survit car elle a pu être rebaptisée en 1979 en la reliant d’une part au , une notion liée à un modèle de rupture des roches, et d’autre part à l’énergie dégagée par le phénomène :

Description :	Magnitude :	Energie \[J\]:	Fréquence :
Très mineur	2	6,31.107	1000 par jour
Mineur	3	1,99.109	49000 par an
Léger	4	6,31.1010	6200 par an
Modéré	5	1,99.1012	800 par an
Fort	6	6,31.1013	120 par an
Majeur	7	1,99.1015	18 par an
Important	8	6,31.1016	1 par an
Exceptionnel	9	1,99.1018	1 tous les 20 ans

L’échelle est logarithmique : une augmentation de 1 de la magnitude correspond à une multiplication par 10 de l’amplitude du mouvement, et par environ 30 (√1000 pour être précis) de l’énergie dégagée.

Le séisme de magnitude 9 a dégagé au moins d’une bonne dizaine de , soit environ 600 mégatonnes de TNT, ou encore de la consommation annuelle d’électricité de la France, mais peut être beaucoup plus car sa durée a été exceptionnellement longue.

Mieux vaut donc se trouver le plus loin possible de l’épicentre d’un tel phénomène car l’intensité (à ne pas confondre avec la magnitude définie ci-dessus) décroit rapidement avec la distance, et dépend donc de l’endroit où on se trouve. L’intensité se mesure avec l’ (MSK), qui décrit le niveau des destructions provoqué, et que l’on note en chiffres romains pour la distinguer de l’échelle de magnitude à laquelle elle ressemble trop.

Comme on le voit sur cette carte, le terrible séisme au large du Japon n’a causé “que” une intensité de VII à VIII dans la région de Sendai, peut-être de IX localement sur l’avancée de terre la plus proche de l’épicentre, zone où Murphy avait précisément construit des centrales nucléaires…

Je me permets d’écrire “que VII à VIII” car Kobe avait été détruite par une par un épicentré directement sous la ville, une . Dans la région de Sendai, le tremblement de terre n’a pas causé directement les destructions, les morts et la catastrophe nucléaire en cours. C’est bien le tsunami qui en est très largement responsable.

Les destructions lors d’un séisme sont essentiellement dues à l’accélération du sol a en cm/s², qui est liée à l’intensité Imsk par la relation log a = 0.26 Imsk + 0.19 . Une intensité supérieure à IX provoque des accélérations supérieures à 1 G dans n’importe quelle direction, ce qui est certainement spectaculaire mais ne génère en définitive que des forces doubles de celles causées par la gravité dans l’axe vertical, et des forces horizontales du même ordre de grandeur. Il ne me semble pas trop difficile de construire une grosse cuve d’acier maintenue dans un cube de béton capable de supporter ça, et c’est très probablement ce qu’on fait les japonais pour leurs réacteurs nucléaires, et il n’y a pas de raison de se priver de faire la même chose partout ailleurs.

Par contre pour un barrage, c’est plus compliqué car les grandes structures peuvent vibrer et se mettre en résonance avec les (basses) fréquences des mouvements du sol, en plus de phénomènes hydrologiques et géologiques propres au site de l’ouvrage. Et qui dit barrage plus costaud dit plus de béton (souvent barrage poids plutôt que voûte), et donc barrage plus cher…

En Suisse, un document spécifie que les grands barrages doivent supporter un séisme dont la probabilité d’apparition est de 1/10'000 par an, donnée par la carte suivante :

Intensité MSK d’un tremblement de terre de probabilité 1% par siècle en Suisse

Comme le voient ceux qui connaissent la géographie helvétique, les barrages alpins sont tous situés dans la zone pouvant subir une intensité VIII ou plus, et quelques très grands barrages comme la ou sont en zone IX. Ces ouvrages auraient donc résisté de justesse à la récente secousse japonaise, mais pas à Kobe ou Haïti.

Une risque de 1/10'000 par an peut paraître faible, mais ça signifie que la probabilité d’en subir un plus élevé est inférieure à 1% par siècle, donc non négligeable quand on a plusieurs barrages qui vont durer plus d’un siècle. Que se passerait-il si lorsque l’un d’eux cédaitera ?

Le barrage du étant un barrage voûte, il céderait très rapidement en cas de défaillance structurelle, libérant jusqu’à 200 millions de m3 d’eau dans la vallée du Rhône située 1500 m plus bas. Energie potentielle dégagée par une telle catastrophe : 3.1015 Joules, soit environ 1 mégatonne de TNT sous la forme d’une vague de plus de 10m qui balaierait une zone habitée par environ 100'000 personnes. Un tsunami artificiel…

Références

Georges R. Darbre, et al. “Sécurité des ouvrages d’accumulation. Documentation de base pour la vérification des ouvrages d’accumulation aux séismes”, 2003, BFE (BWG) ( )