En 1999, l'industrie nucléaire japonaise a subi un grave accident dans la ville de Tokaimura, dans la préfecture d'Ibaraki, au Japon. L'incident s'est produit dans une usine de traitement de combustible nucléaire et est considéré comme l'un des pires accidents nucléaires de l'histoire du pays.
Contexte : enrichissement de l'uranium
Pour comprendre l’accident de Tokaimura, il est nécessaire de comprendre le processus d’enrichissement de l’uranium réalisé dans l’usine.
L'enrichissement de l'uranium commence par la conversion de l'uranium en hexafluorure d'uranium (UF6), un composé gazeux dans des conditions normales. Par la suite, l'uranium enrichi sous forme d'UF6 est transformé en oxyde d'uranium (U3O8), ce qui est réalisé dans une cuve avec une solution aqueuse de nitrate d'uranyle.
Le composé obtenu est transformé en petites pastilles de céramique, qui constituent le combustible nucléaire utilisé dans les centrales électriques.
À l'usine de Tokaimura, la solution d'oxyde d'uranium devait être transférée dans un réservoir spécifique puis mélangée à du nitrate d'uranyle pur, homogénéisé par une purge d'azote gazeux. Enfin, le mélange a été versé dans un réservoir de précipitation refroidi à l’eau pour dissiper la chaleur générée par la réaction exothermique.
Pour des raisons de sécurité, il y avait une limite stricte à la quantité d’uranium qui pouvait être ajoutée au réservoir de précipitation pour éviter une réaction nucléaire en chaîne auto-entretenue. Ce maximum a été fixé à 2,4 kg d’uranium.
Causes de l'accident
La procédure standard a été modifiée sans approbation réglementaire en novembre 1996. Par conséquent, lors de la préparation du combustible pour le réacteur expérimental JOYO en septembre 1999, les travailleurs ont dissous de la poudre d'U3O8 dans de l'acide nitrique dans des seaux en acier inoxydable et ont versé la solution directement dans le réservoir de précipitation, au lieu de suivre la procédure de sécurité établie.
Le 30 septembre, lorsque le contenu du septième seau a été versé, la quantité totale de solution dans le réservoir a atteint 40 litres, dépassant la masse critique nécessaire pour déclencher une réaction de fission nucléaire en chaîne. En conséquence, la solution a commencé à émettre des neutrons et des rayonnements gamma.
Conséquences immédiates de l'accident
L'ouvrier qui a ajouté le septième cube de nitrate d'uranium au réservoir, Hisashi Ouchi, a été témoin d'un éclair bleu caractéristique du rayonnement Tcherenkov. Lui et un autre travailleur à proximité ont immédiatement ressenti de la douleur, des nausées et des difficultés respiratoires. Quelques minutes plus tard, Ouchi a vomi et a perdu connaissance.
Bien qu'il n'y ait pas eu d'explosion, la réaction nucléaire a généré une intense émission de rayonnement gamma et de neutrons, ce qui a déclenché les alarmes de la centrale.
Onze heures après le début de l'accident, le niveau de rayonnement gamma à proximité de la centrale était d'environ 0,5 millisievert par heure.
La réaction en chaîne a continué pendant environ 20 heures jusqu'à ce que les ouvriers parviennent à l'arrêter en ajoutant de l'eau de refroidissement autour du réservoir et de l'acide borique dans le décanteur. Le bore, étant un bon absorbeur de neutrons, a contribué à arrêter la réaction.
Tout au long du processus, le liquide dans le réservoir a été chauffé jusqu’à ébullition, provoquant des fluctuations dans la réaction en chaîne. Au fur et à mesure que l'eau refroidissait, la réaction reprit momentanément, jusqu'à ce qu'elle cesse finalement.
Bien que le rayonnement neutronique ait cessé, le rayonnement gamma résiduel des produits de fission est resté dans le réservoir pendant un certain temps. La plupart des produits radioactifs volatils étaient confinés à l’intérieur du bâtiment, même si certains gaz nobles et de l’iode 131 ont été libérés dans l’atmosphère.
Conséquences générales de l'accident
L'accident a gravement affecté les trois ouvriers impliqués dans la manipulation de la solution. Leurs noms étaient Yutaka Yokokawa, Masato Shinohara et Hisashi Ouchi.
Deux d’entre eux étaient dans un état critique. Hisashi Ouchi est décédé après 12 semaines de souffrances, tandis que Masato Shinohara est décédé sept mois plus tard. On estime que la dose de radiation reçue par Ouchi variait entre 1 et 20 sieverts.
De plus, 56 travailleurs de l’usine ont été exposés aux radiations, dont au moins 21 ont reçu des doses importantes et ont nécessité un suivi médical.
Les autorités ont restreint l’accès dans un rayon de 200 mètres autour de l’installation. En outre, 161 personnes ont été évacuées des zones situées dans un rayon de 350 mètres autour de la centrale, et 310 000 résidents dans un rayon de 10 kilomètres ont reçu l'ordre de rester chez eux pendant 18 heures jusqu'à ce que la situation soit sous contrôle.
Une fois la réaction en chaîne terminée, les niveaux de radiation à l’extérieur sont revenus à la normale. Selon l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA), les niveaux de radiation à proximité de la centrale étaient revenus à leurs niveaux naturels en octobre 1999. De plus, les analyses d’iode 131 dans le sol et la végétation ont indiqué que les aliments n’étaient pas affectés.
Classification sur l'échelle INES
L'accident de Tokaimura a été classé au niveau 4 sur l'Échelle internationale des événements nucléaires et radiologiques (INES), ce qui signifie un « accident sans risque hors site significatif ».
Mesures ultérieures
Les enquêtes ont conclu que l’accident était principalement dû à une erreur humaine et au non-respect des procédures de sécurité.
En conséquence, les autorités nucléaires japonaises ont décidé que les usines de traitement du combustible du pays devaient être entièrement automatisées pour éviter des incidents similaires à l'avenir.
Situation actuelle
À la suite de l'accident nucléaire de 1999 survenu à l'usine de traitement du combustible d'uranium de Tokaimura, propriété de JCO, l'installation a été fermée et a cessé ses activités. L'incident, classé au niveau 4 sur l'Échelle internationale des événements nucléaires et radiologiques (INES), a mis en évidence d'importantes lacunes dans les procédures de sécurité et la surveillance réglementaire de l'industrie nucléaire japonaise.
Les autorités japonaises ont ensuite mis en œuvre des réformes de la réglementation en matière de sécurité nucléaire, renforçant la surveillance et établissant des mesures plus strictes pour prévenir de futurs incidents.
Bien que la centrale de Tokaimura reste fermée, le Japon a continué à utiliser l'énergie nucléaire, redémarrant certains réacteurs dans d'autres régions du pays suite à des améliorations de leurs systèmes de sécurité.