La centrale de Tchernobyl, construite en 1971 en Ukraine, est une centrale nucléaire thermique, c’est-à-dire une centrale qui  fabrique de l’électricité à partir d’une matière première appelée uranium car celui-ci a un noyau lourd et il est donc fissile (divisible). Elle utilisait quatre réacteurs de type RBMK -1000.

La centrale de Tchernobyl crée de l’énergie grâce à l’uranium ; cependant pour l’exploiter, il faut l’enrichir en uranium 235 car cet isotope (qui diffère en nombre de neutrons) peut réaliser la fission libératrice d’énergie.

La fission permet la production d’électricité dans les centrales. Pour ce faire, il y a une explosion du noyau de l’uranium sous l’impulsion d’un neutron pour former deux nucléides plus petits mais de masse similaire. Le neutron s’approche alors du noyau (car il est électriquement neutre).

Voici des équations chimiques de l’explosion du noyau de l’uranium [voir photo 1].

La projection de neutrons provoque de nouvelles fissions ; ce phénomène est appelé « réaction en chaîne «  car une fission dans un noyau permet d’obtenir 2 fissions, puis 4, puis 8, puis 16 … [voir photo 2].

Durant ces fissions, une quantité importante d’énergie est libérée sous forme de chaleur et de rayonnements. Elle fait intervenir l’interaction nucléaire forte c’est-à-dire une interaction à l’intérieur des noyaux atomiques et donc elle est un million de fois supérieure à d’autres réactions qui n’utilisent pas cette interaction.

Dans le cas de Tchernobyl, ce sont des réacteurs à neutrons thermiques qui utilisent le graphite (minéral noir friable) comme modérateur, c’est-à-dire qu’il sert à ralentir la vitesse des neutrons, ce qui permet une réaction nucléaire en chaîne efficace. Ils utilisent aussi comme fluide caloporteur, l’eau légère bouillante qui est un fluide chargé de transporter la chaleur entre deux ou plusieurs sources de température.

Le combustible est de l’oxyde d’uranium enrichi en uranium 235 dont l’enrichissement est de 2,6%. Le réacteur de Tchernobyl contenait 1681 tubes de force dans lesquels étaient répartis 190 tonnes d’oxyde d’uranium. Chaque tube renferme un assemblage de combustibles dans lesquels circule le fluide de refroidissement qui repose dans une cavité en béton sur une structure mécano-soudée. Le renouvellement du combustible est assuré par une machine de chargement de manière continuelle.

Le contrôle de la réactivité est assuré par 200 barres absorbantes de neutrons réparties dans le réacteur. Le refroidissement du réacteur est quant à lui assuré par deux boucles indépendantes ; chacune comporte deux ballons séparateurs et quatre pompes de recirculation. En cas de problème, un circuit  de secours permet de refroidir le cœur  du réacteur.

Ces réacteurs ont de multiples avantages comme la possibilité de régler le débit de refroidissement canal par canal, et de le contrôler du point de vue thermique. Les inconvénients de ces réacteurs sont eux beaucoup plus nombreux. En effet, la complexité du système permet de contrôler difficilement le cœur des réacteurs dont l’ensemble des caractéristiques (eau bouillante, graphite, combustibles …) crée une instabilité à certains régimes de fonctionnement, notamment aux faibles puissances. Le coefficient de température est positif alors qu’il est négatif dans une centrale REP ; cela signifie qu’une augmentation de la température engendre une nouvelle augmentation de la température. Cette modification rend le contrôle du réacteur difficile ; pour empêcher ce phénomène, on utilise les barres de contrôle.

Cette instabilité dans le fonctionnement du réacteur est une des raisons de l’accident de la centrale de Tchernobyl. Cependant, ce n’est pas la principale raison de cet accident puisque les réacteurs disposaient de systèmes de sécurité qui auraient dû jouer leur rôle mais ils n’étaient pas activés en raison d’expériences réalisées à ce moment-là.

Les deux derniers schémas nous montrent  le fonctionnement du réacteur avant la tragédie, puis l’état de celui-ci, dévasté avec un écoulement de lave.