Chernobyl explosion thermique

[adrenalinos]

bonjour,

je viens de (re-)plancher sur un aspect de la catastrophe de Chernobyl: la méga-catastrophe à laquelle nous avons échappé.
(je précise d'emblée que, peu importe les résultats des calculs attendus, je pense que c'eût pu effectivement être une sacré catastrophe [en termes de pollution radioactive], même si le doute subsiste quant aux chiffres avancés par ci par là [c'est d'ailleurs l'objet de ce post: lever ces doutes])
j'ai commencé par questionner le forum sur le sujet et je suis tombé sur ça:
https://forums.futura-sciences.com/p...thermique.html
n'y ayant pas trouvé satisfaction,
je relance la question en précisant certains aspects.
nb: la série en question est "Chernobyl" de HBO de 2019.
rappel: le corium à 3000°C perce le béton et coule dans 20000 Tonnes (ou m³) d'eau.

- quelle quantité de Corium? (ordre de grandeur 1000 tonnes: 142 tonnes restants d'oxyde d'uranium enrichi à 2% [puisque 50 tonnes auraient été projetées dans l'atmosphère], les barres de contrôle, du plomb et du sable ... déjà ici je me questionne sur le chiffre avancé dans le doc Arte de ce mois d'avril 2020, 10000 tonnes!??)

la simple évaporation de l'eau provoquant une explosion par surpression (rupture des structures en béton) ne pouvant rendre compte des chiffres avancés: tout serait "rasé" ou "tué" (?) sur "600km" (je suppute un rayon de 300km), ce qui correspond à peu près à l'explosion d'une bombe H de 30MT (1,2x10e17J) -et il me semble me souvenir que c'est bien le chiffre donné dans la série-, j'en ai déduit qu'on envisageait plutôt un craquage de l'eau https://fr.wikipedia.org/wiki/Craquage_de_l%27eau fournissant de l'hydrogène explosif (et de l'oxygène inflammable).
mais même alors, je ne suis pas parvenu à calculer les énergies présentées.
E = DeltaT . m . c' ("c'" est la chaleur spécifique du matériau, celui de l'Uranium étant de 118 (J/Kg.K), 130 pour le Plomb, 800 pour les verres.. j'ai utilisé 200 comme valeur moyenne (?) ou ordre de grandeur; et je prends 3000° pour DeltaT)
même avec m=10e7Kg (10000 Tonnes), ça donne 6.10e12J,
capable de fournir (par craquage) 50 Tonnes de diHydrogène, qui explosent en fournissant 10e13J, soit 2,5 kilo-Tonnes-équivalent-TNT (1/5 d'Hiroshima)
et je ne considère même pas l'oxygène,
mais à ce stade je me demande si je ne fais pas une erreur quelque part (malgré double-check de mes calculs)?
et puis,
en plusS,
concrètement,
le corium coulant lentement,
je ne parviens pas à imaginer cet échange thermique entre le corium et l'eau, dans les ordres de grandeur concernés (puisque l'échange se ferait principalement à la "surface" de contact)..?
en gros, j'imagine qu'une "petite" quantité de diHydrogène une fois produite, aurait explosé et ainsi modifié la géométrie pour la suite des évènements (avant donc que ne puisse se produire tout le craquage par "toute" l'énergie thermique du corium)...
bref, je ne m'explique toujours pas les chiffres avancés pour cette "Explosion Thermique" qui eût pu se produire si on n'avait pas vidé l'eau des sous-sols avant la percée du corium?
...
voilà
si quelqu'un a des réponses, des précisions.. a planché sur le sujet.. ou a des liens vers d'autres pages traitant du sujet, ça serait le bienvenu!
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[adrenalinos]

oups!?
je voulais rajouter à ce que j'ai écrit "(ps: nous serons tous [?] d'accord pour dire qu'une explosion thermo-nucléaire est impossible, puisque la criticité est impossible à atteindre!)", mais par prudence je m'en suis abstenu.
en fait, après avoir fouillé Wiki ("criticité", "accident de criticité", "réaction en chaine (nucléaire)", "Masse critique (réaction nucléaire)", "Explosion atomique"), je dirais à présent que je devrais avoir voulu dire que la SUPERcriticité ("nettement sur-critique", c-à-d k>>1) est impossible à atteindre (condition pour qu'une explosion atomique puisse se produire).. puisque, de fait, le corium est déjà en état de criticité (k>1)
d'ailleurs, une surcriticité qui n'est pas supercritique ("prompte-criticité") aboutira à une explosion nucléaire faible (c-à-d équivalente à une explosion chimique -type TNT- en regard des quantités de matière mises en jeu: "Quand la température aura atteint plusieurs milliers de degrés l'enveloppe de la bombe sera désagrégée, et en 10−4 secondes l'uranium se sera suffisamment dispersé pour que les neutrons s'échappent et arrêtent la réaction. L'énergie libérée serait, par conséquent, guère plus forte que celle nécessaire pour désagréger l'enveloppe, c'est-à-dire du même ordre de grandeur que celle dégagée par des explosifs performants", Mémorandum de Frisch et Peierls, mars 1940.

puis je suis tombé sur cet article:
http://www.dissident-media.org/infon...esterenko.html
censé être une "Lettre du Professeur Nesterenko à Wladimir Tchertkoff, Solange Fernex et Bella Belbéoch - Janvier 2005"

"Un grand risque apparut : si la masse en fusion perçait la dalle de béton sous le réacteur et pénétrait dans ces chambres de béton, il pouvait se créer des conditions favorables à une explosion atomique. Les 28-29 avril 1986 les collaborateurs du département de la physique des réacteurs de l'Institut de l'énergie atomique de l'Académie des sciences de Biélorussie ont fait des calculs qui montrèrent que 1300-1400 kg du mélange uranium+graphite+eau constituaient une masse critique et une explosion atomique d'une puissance de 3 à 5 Mégatonnes pouvait se produire. [C'est 200 à 330 fois la puissance de l'explosion d'Hiroshima] Une explosion d'une telle puissance pouvait provoquer des radiolésions massives des habitants dans un espace de 300-320 km de rayon (englobant la ville de Minsk) et toute l'Europe pouvait se trouver victime d'une forte contamination radioactive rendant la vie normale impossible."

déjà je tique sur "1300-1400 kg du mélange uranium+graphite+eau":

- pour moi, on a Uranium et Carbone (-graphite?) en quantité similaire mais faible en regard du plomb et du sable qui ont été ajoutés (et il y a du plutonium aussi)
- "1,4 Tonne"? où ça? il doit y avoir 140 Tonnes d'Uranium..
- "graphite": fondant à 3500°C, il doit se trouver en blocs, brûlant dans le corium, et en plus il est modérateur de neutron (et/ou ralentisseur de neutron, favorisant alors une recapture par un noyau fissible?), je ne comprends donc pas comment le graphite peut constituer un facteur de criticité!?

+nb: j'ai en mémoire la notion de "libre parcours moyen" que je ne retrouve pas dans ces théorisations.. au mieux c'est la "section efficace" qui s'y apparente le plus.. mais même en parcourant les articles de Wiki, je ne peux pas imaginer que la "bouillasse" du corium, mélange de silicium, plomb, bore, uranium et plutonium puisse atteindre cette supercriticité!?

please, si quelqu'un est capable d'éclairer ma lanterne, qu'il ne s'en prive pas!

[XK150]

Salut ,

Le corium ne peut pas être critique ( encore moins supercritique , qui ne signifie rien ) :

1 - Il contient des absorbants neutroniques et bien trop d'impuretés diverses ,
2 - et surtout , la géométrie optimisée par cellule élémentaire , sur tout le volume du coeur , entre combustible , modérateur et structures , est détruite .

[adrenalinos]

merci pour cette relance,

sans vouloir me faire un coupeur de cheveux en quatre, je tique sur les affirmations en terme de Criticité:

Le corium ne peut pas être critique ( encore moins supercritique , qui ne signifie rien )

->
"supercriticité" : https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A..._retard%C3%A9e
effectivement, à proprement parler, je n'ai pas trouvé le terme "supercritique" dans la littérature rencontrée, je l'ai déduit du concept de "supercriticité" pensant que ça coulait de source... ça correspond à k>>1, on parle aussi de "surcriticité" et de "prompte criticité" (situation ou condition recherchée pour faire une bombe)
pour moi donc, "supercritique" signifie bien quelque chose!
->
quant à "Le corium ne peut pas être critique", je m'interroge: la criticité apparaît lorsque k≥1, dans le coeur d'une centrale nucléaire on maintient ou régule les réactions de façon à ce que k=1 ("Dans un réacteur nucléaire, le matériau dépasse bien sûr la masse critique, mais il n'y a pas de réaction en chaîne car on contrôle finement le nombre de neutrons pour qu'il soit stable."), et on dit que "le système est juste critique".
Soit donc qu'à k=1 c'est "juste critique" (et donc DÉJA Critique! = limite basse de criticité).
et dans un corium, on a une réaction auto-entretenue, donc k≥1, donc criticité, donc Le Corium EST Critique! (expliquez-moi s'il vous plaît où je me trompe?)

quant aux points 1 et 2, je suis évidemment d'accord!
c'était ma compréhension de départ (et depuis longtemps).
je me permets alors de rappeler ma question de base: quelle explication donner à ces chiffres avancés concernant l'explosion résultante de l'entrée en contact du corium et de l'eau? de 2MT à 30MT selon les sources/avis(?)?
et si on parle d'"explosion THERMIQUE", quelle en est la description phénoménologique (quantité de matière, température, énergie, réactions chimiques)?
et quid de ces articles (et/dont ce documentaire Arte d'il y a 6 jours) qui parlent d'une possible réaction thermo-nucléaire dans le corium?.. et quasi personne ne tique, ne relève ni ne questionne ce propos, ne s'insurge sur ce catastrophisme infondé?.. tout le monde est sous xanax ou quoi?!
ça jette le trouble en moi et je cherche à comprendre! (et, précisément, si je me fais bien comprendre: je conçois mordicus que des conditions de supercriticité ne sont pas obtenables dans un corium, d'autant plus dans le cas de Chernobyl avec de l'Uranium faiblement enrichi à 1,8%... mais je cherche encore une explication claire et compréhensible)

à ce stade-ci,
mon questionnement demeure . . .

[A voir en vidéo sur Futura]

[XK150]

re ,

NON et NON , il n'y a pas de réactions de fission ENTRETENUES dans le corium .

Si c'était le cas , il y aurait des mini accidents de criticité locaux qui disperseraient immédiatement les produits qui lui auraient donné naissance ( tel les accidents de criticité de laboratoire ) .
Et donc , il est encore plus impossible qu'il y ait une " explosion " complète et totale du corium, c'est de la science-fiction : même dans les meilleures bombes , on n'y arrive pas , tout le combustible n'est pas consommé ...

Le corium est chaud pendant " longtemps " , et peut être encore liquide selon les volumes confiné sous l'effet des émissions de rayonnements gamma ( essentiellement ) des produits de fission et de structures encore radioactives .
OUI , il se produit aussi quelques fissions " retardées " de la part de certains produits de fission émetteur neutrons retardés ( on les connaît parfaitement ),
mais RIEN qui permette de retrouver une réaction en chaîne . On en est très loin , peut être à des facteurs 10^8 , 10^10 ou plus ...

En résumé , c'est chaud longtemps mais ce n'est pas critique . Un réacteur ne sera JAMAIS une bombe .
Je le répète encore une fois : la géométrie complexe qui permet le fonctionnement du réacteur est détruite .
Passez le coeur d'un REP-EDF à la moulinette , mettez le tout dans une cuve , ajouter toute l'eau que vous voudrez : il ne se passera rien .

Demandez vous pourquoi les militaires sont obligés d'utiliser le l'uranium HAUTEMENT enrichi ( entre autres choses indispensables ...) pour leur bombes .

[XK150]

Suite ,

La filière RBMK utilise du combustible enrichi à 2.6 % : à ma connaissance , vous pouvez empiler autant que vous voulez de ce combustible , vous n'atteindrez pas la masse critique .
Tout comme pour l'uranium naturel , il n'y en a pas dans ces conditions simples .

[adrenalinos]

@XK150
merci pour ton intervention, qui stimule ma recherche, mais je ne sais pas si on va être copain..
...
d'accord avec ta remarque quant au fait que tout le matériau fissible (ou fusible, selon) ne fissionne pas (ou ne fusionne pas, selon) dans l'explosion d'une bombe atomique, mais je n'ai pas trouvé de données quantitatives (en terme de pourcentage par exemple).. et puis, on s'écarte un peu du sujet de ce topic!
pour rappel (encore!), la question soulevée dans ce topic concerne au départ la compréhension de la possible "Explosion THERMIQUE" qui eût pu se produire et dont beaucoup d'articles (dont la série de HBO) font mention. (je pourrais même vouloir dire "concernAIT" puisque.. voir la surprise en dernier point de ce post)

pour mes recherches, à ce stade je ne me suis limité qu'à des sites en français
beaucoup d'articles contiennent des copier-coller de mêmes sources (les référencer tous n'a donc pas beaucoup de sens)
quant à l'enrichissement de l'Uranium utilisé à Chernobyl, on trouve souvent "faiblement enrichi à 2%", mais c'est 1,8% qui est mentionné dans les sources un peu plus officielles/sérieuses, notamment scientifiques russes (traduites).
le comportement de la matière dans un corium est pour le moins complexe à étudier (comme l'est d'ailleurs le fonctionnement d'un réacteur)
+ j'ai trouvé une note expliquant que le craquage de l'eau par thermolyse est un phénomène mineur puisqu'il est restreint à la surface de contact entre l'eau et le corium (pas de quoi rendre compte d'une quantité conséquente d'H2 produite, suffisamment conséquente en tous cas pour correspondre aux valeurs énergétiques présentées pour cette explosion thermique).
+nb: ce que j'écris entre guillemets et en italique provient par copier-coller d'articles du net (référencés ou non).

0/ précisions terminologiques
critique pour k≥1 (nb: "≥" signifie "plus grand ou égal")
surcritique pour k>>1 (nb: ">>" signifie normalement "bien plus grand", mais en fait il ne vaut que 3 comme ordre de grandeur dans une bombe)
c'est ce qu'on cherche à obtenir dans une bombe atomique (au plus k est grand, meilleur sera le rendement, cf. "prompte criticité")
(et on laissera "supercritique" au domaine de l'étude des états de la matière: "On parle de fluide supercritique lorsqu'un fluide est chauffé au-delà de sa température critique et lorsqu'il est comprimé au-dessus de sa pression critique"... quoiqu'on trouve également dans le domaine du nucléaire "et pour k > 1 la masse est dite super-critique")
https://fr.wikipedia.org/wiki/Bombe_A
"Pour obtenir une explosion atomique, il faut déclencher une réaction en chaîne dans un matériau fissile, de manière que les neutrons libres puissent se multiplier exponentiellement, en le faisant passer rapidement d'une configuration subcritique (k = 0,9) à une configuration nettement supercritique (typiquement, k = 3). On parle alors de masse sur-critique." (nb: ah tiens, on a encore ici l'emploi du terme "supercritique" dans le domaine du nucléaire!)
+ "Comme termes techniques de physique nucléaire, fissile et fissible ont le même sens (= susceptible de subir la fission), mais fissible n'est plus guère usité. - En revanche, dans le registre didactique, on emploie fissile dans d'autres domaines que le nucléaire : l'ardoise, le schiste sont fissiles (= se divisent facilement en lames minces)."

1/ SI, SI, on parle bien de criticité (k≥1) pour un corium:

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4286
"Comme le corium est critique, ou localement critique,"

https://gen4.typepad.fr/blog/2011/09...ukushima-.html
"Le corium formé à la suite de l'accident de Tchernobyl est rentré au moins une fois en re-criticité en 1990, "

http://www.forum-rpcirkus.com/t1924p150-le-corium
"En dehors de la modération le fait d'avoir un corium critique ou pas ne change rien d'un point de vue température. C'est plus un problème de masse fissile.
Donc un problème aussi de physique et de géométrie. La même masse peut-être critique ou pas selon la masse qu'elle occupe et la présence d'eau."

(AIPRI : Association Internationale pour la Protection contre les Rayons Ionisants)
https://aipri.blogspot.com/2011/11/t...ublie-pas.html
"Une tonne de ce combustible fondu qui a "reposé" pendant 26 ans et que l'on suppose n'avoir connu aucun épisode de criticité et de regain d'activité, ce qui est incorrect," (pour mettre les points sur les "i", ça signifie: ce qui est correct est de dire que ce combustible fondu a connu au moins un épisode de criticité et de regain d'activité)

de plus, c'est bien un incident de criticité (k≥1) qui amène la fusion du matériau fissible du coeur, ce coeur fondu est donc d'abord Critique avant que ne s'y mélangent les autres constituants du coeur qui fondent à leur tour, constituant ainsi cette bouillasse qu'on appelle corium, et, stricto sensus, ce corium est bien Critique au moins au début, et c'est seulement parvenu à un certain seuil de dilution qu'on peut concevoir son passage à la subcriticité... de plus encore, il s'avèrerait que la matière du corium ne soit pas homogène, qu'il y ait des migrations et regroupements de constituants de même nature (U ou Pu par exemple), propres à réunir localement des conditions de criticité.

2/ et par contre, surprise (pour quasi tout le monde j'imagine): SI, SI, une explosion nucléaire est possible au sein d'un corium!

https://aipri.blogspot.com/2009/04/l...e-vassili.html
"Si le magma présent dans la centrale de Tchernobyl ne risquait pas selon moi d’exploser ‘nucléairement’ au moment de l'accident, par contre, ce qui pourrait arriver maintenant c’est une explosion nucléaire tardive. Ceci proviendrait du fait que du plutonium du magma (le Pu fond à seulement 641 degrés C°) sédimente petit à petit dans le fond du magma actuel car il est pratiquement le plus lourd des métaux présents là et que se réunisse goutte à gouttes au fond du magma un volume liquide d’un seul tenant de seulement 6 kilos de Pu 239 (suffisant pour amorcer une explosion nucléaire) … ce qui représente un faible volume, car 1 litre de Pu 239 pèse 19,84 kilos et 6 kilos du Pu occupent un volume d’environ 0,330 litre seulement, soit moins de 1/3 de litre de Pu 239.
Ceci signifie que Tchernobyl pourrait maintenant exploser nucléairement si ces conditions plutonigènes se réunissent."

là, j'avoue que je suis scié! à la grosse louche, comme vous, je n'imaginais pas ça possible.. mais la modélisation tient la route! (je comprends qu'on n'ébruite pas trop cette info, elle est tout de même assez anxiogène!)

[XK150]

C'est mon dernier message sur le sujet :

Admettons une masse de Pu pur ( sic ... ) en train de se former peu à peu : dès que la masse critique du Pu pur soit environ 9 kg dans les conditions les plus simples est atteinte ,
une réaction en chaîne se développe , et immédiatement , dès qu'un peu ( très peu ) de matière aura été consommé , ce ne sera plus une masse critique , donc tout s'arrête naturellement ,
même si la réaction a pu être un peu violente et a dégagé un peu d'énergie pendant un temps très court :
" Tchernobyl pourrait exploser nucléairement " : NON , science fiction .
la Nature ne va attendre que tout le plutonium soit réuni pour faire une ENORME masse critique , cela n'a aucun sens physique .

Je vous invite à réfléchir sur ce qu'est la criticité , et les conséquences des accidents de criticité qui se sont produits dans des labos ,
c'est forcément à faible dommage matériel puisque les conséquences de la criticité détruisent la cause initiale qui venait juste à peine de s'amorcer .

Sauf dans les bombes où l'on tente de maintenir au mieux et le plus longtemps possible ( et c'est cela qui est difficile dans les bombes ...) une masse surcritique ,
le plus longtemps possible étant de l'ordre de 10^-7 s...

Donc , non , Tchernobyl n'explosera pas .

Je vous recommande cette discussion ancienne sur le sujet qui se voulait très pédagogique :https://forums.futura-sciences.com/p...u-fissile.html
( pour votre compréhension de la discussion , je suis l'invité 0794 .... )

[adrenalinos]

ok, merci pour ces précisions (et le lien vers la discussion "très pédagogique")

je vais donc recadrer le sujet (et mes recherches) sur l'aspect "Thermique" de cette hypothétique explosion qui n'a pas eu lieu...