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Faut-il construire des centrales nucléaires dans des zones sismiques ? // Should nuclear plants be built in earthquake-prone areas ?

Les derniers séismes terriblement destructeurs en Turquie et en Syrie, avec des magnitudes de M 7,8 et M 7,5, ont ravivé le vieux débat sur la construction d’une centrale nucléaire en Turquie, sur la côte sud de la Méditerranée.
Le site de la centrale se trouve à Akkuyu, à quelque 340 kilomètres à l’ouest de l’épicentre du séisme du 6 février 2023. A l’extrémité ouest de la faille est-anatolienne, il est censé résister à de puissants séismes. Le site n’a pas subi de dégâts lors de la dernière secousse et ses répliques. Cependant, la violence de l’événement a fait renaître les doutes sur la construction de la centrale au bord d’une ligne de faille majeure.
Rosatom, l’entreprise russe en charge du projet, affirme que la centrale est conçue pour « résister aux influences externes extrêmes » d’un séisme de M 9.0. Rosatom rappelle que, par leur conception, les centrales sont conçues pour résister à des secousses plus fortes que celles enregistrées dans la passé dans la zone où elles sont implantées. Selon Rosatom, le risque que se produise un séisme de M 9,0 à proximité du réacteur d’Akkuyu « est d’environ une fois tous les 10 000 ans. C’est exactement ainsi que la notion de marge de sécurité est mise en œuvre. »
Des militants des deux côtés de Chypre (l’île est divisée sur le plan ethnique) affirment que le projet – ce sera la première centrale nucléaire en Turquie – constitue une menace. Ils ont renouvelé leurs appels à l’abandon du projet, en affirmant que le dernier séisme est une preuve évidente du risque réel posé par une centrale nucléaire à proximité d’une zone de faille sismique.
Le groupe chypriote Cyprus Anti-Nuclear, qui regroupe plus de 50 structures écologistes, des syndicats et des partis politiques chypriotes grecs et chypriotes turcs, « appelle tous les partis politiques, les organisations scientifiques et environnementales et la société civile à unir leurs efforts et à faire pression sur le gouvernement turc pour mettre fin au projet de centrale nucléaire à Akkuyu.
Dans le monde, les centrales nucléaires sont conçues pour résister aux séismes et s’arrêter en toute sécurité en cas d’événement sismique majeur. Environ 20 % des réacteurs nucléaires fonctionnent dans des zones d’activité sismique importante. Par exemple, les centrales nucléaires japonaises, y compris la centrale nucléaire de Hamaoka, se trouvent dans des régions où des séismes atteignant M 8,5 sont susceptibles de se produire. Des normes de sécurité plus strictes ont été adoptées après la catastrophe nucléaire de Fukushima en 2011. Autre exemple, la centrale de Diablo Canyon en Californie a été conçue pour résister en toute sécurité aux séismes, aux tsunamis et aux inondations dans la région.
Les autorités nucléaires turques ont accordé le permis de construire la centrale à Akkuyu en 1976 après huit années d’études sismiques pour déterminer l’emplacement le plus approprié. Le projet a été ralenti après l’accident nucléaire de Tchernobyl en 1986. La construction du premier réacteur a commencé en 2018.
Selon Rosatom, une étude effectuée par le Bureau turc pour la prévention et l’élimination des conséquences des situations d’urgence indique que le site d’Akkuyu, à environ 100 km de la côte nord de Chypre, se trouve dans la zone sismique de cinquième degré, autrement dit la région la plus sûre en termes de séismes.
La conception de la centrale nucléaire turque comprend un mur extérieur en béton armé et une coque de protection interne en «béton précontraint», avec des câbles métalliques tendus à l’intérieur de la coque en béton pour donner une solidité supplémentaire à la structure. De plus, la conception du réacteur, le VVER-1200 russe, comprend un élément de sécurité supplémentaire : un cône en acier de 144 tonnes qui, en cas d’urgence, piège et refroidit toutes les matières radioactives en fusion.
La centrale nucléaire d’Akkuyu , dont le premier des quatre réacteurs devrait être mis en service courant 2023, aura une capacité totale de 4 800 mégawatts et fournira environ 10 % des besoins en électricité de la Turquie. Selon les chiffres du gouvernement, si la centrale électrique commençait à fonctionner aujourd’hui, elle pourrait à elle seule fournir suffisamment d’électricité pour une ville d’environ 15 millions d’habitants, comme Istanbul.
Source : Yahoo Actualités.

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The last devastating M 7.8 and M 7.5 earthquakes in Turkey and Syria have revived a longstanding debate about the building of a large nuclear power station on Turkey’s southern Mediterranean coastline.

The plant’s site is located in Akkuyu, some 340 kilometers to the west of the epicenter of the February 6th quake. It is sited off the western end of the East Anatolian Fault and is supposed to endure powerful tremors. It did not sustain any damage from the last earthquake and aftershocks. However, the size of the quake sharpened existing concerns about the facility being built on the edge of a major fault line.

Rosatom, Russia’s state-owned company in charge of the project, says the power station is designed to “withstand extreme external influences” from an M 9.0 earthquake. In nuclear power plant construction, plants are designed to survive shaking that is more extreme than what has been previously recorded in the area they are sited. According to Rosatom, the possibility of an M 9.0 earthquake occurring in the vicinity of the Akkuyu reactor “is approximately once every 10,000 years. That is exactly how the margin of safety concept is being implemented.”

Some activists on both sides of ethnically divided Cyprus say the project – the first nuclear power plant in Turkey – poses a threat. They have renewed their calls for the project to be scrapped, saying that the devastating earthquake is clear proof of the great risk posed by a nuclear power plant near seismic fault lines.

The Cyprus Anti-Nuclear platform, a coalition of over 50 Greek Cypriot and Turkish Cypriot environmentalist groups, trade unions and political parties, “calls on all political parties, scientific and environmental organizations and the civil society to join efforts and put pressure on the Turkish government to terminate its plans for the Akkuyu nuclear power plant.”

Nuclear power plants worldwide are designed to withstand earthquakes and shut down safely in the event of major earth movement. About 20% of nuclear reactors are operating in areas of significant seismic activity. For example, Japanese nuclear plants, including the Hamaoka Nuclear Power Plant, are in regions where earthquakes of up to M 8.5 may be expected. Stricter safety standards were adopted after the 2011 Fukushima nuclear disaster. Besides, the Diablo Canyon Power Plant in California was designed to safely withstand earthquakes, tsunamis and flooding that could potentially occur in the region.

Turkish nuclear regulators provided the license for the plant’s construction in Akkuyu in 1976 following eight years of seismic studies to determine the most suitable location, but the project was slowed down after the Chernobyl nuclear accident in 1986. Construction of the first reactor started in 2018.

According to Rosatom, a study by Turkey’s Office for the Prevention and Elimination of Consequences of Emergency Situations indicates that the site in Akkuyu, about 100 km from Cyprus’ northern coastline, is located in the fifth degree earthquake zone, which is considered the safest region in terms of earthquakes.

The design of the Turkish nuclear plant includes an external reinforced concrete wall and internal protective shell made of “prestressed concrete,” with metal cables stretched inside the concrete shell to give additional solidity to the structure. Moreover, the modern reactor design, Russia’s VVER-1200, includes an additional safety feature : a 144-ton steel cone that in an emergency, traps and cools any molten radioactive materials.

The nuclear plant, whose first of four reactors is scheduled to go online in 2023, will have a total capacity of 4,800 megawatts of electricity, providing about 10% of Turkey’s electricity needs. According to government figures, if the power plant started operating today, it could singlehandedly provide enough electricity for a city of about 15 million people, such as Istanbul.

Source : Yahoo News.

Image satellite de la centrale d’ Akkuyu (Source : Planet Labs PBC)

Le séisme turc vu depuis le ciel  // The Turkish earthquake seen from above

Plus de 25 000 personnes ont été tuées par le puissant séisme de M 7,8 qui a frappé la Turquie et la Syrie le 6 décembre 2023, et de nombreuses personnes sont toujours piégées sous des bâtiments effondrés. Le lourd bilan n’est pas une surprise car la faille anatolienne, l’une des plus actives au monde, traverse des zones habitées avec de fortes densités de population.
Les données acquises le 10 février par le satellite Sentinel-1A de l’Union européenne, alors qu’il survolait la Turquie du nord au sud à une altitude de 700 km, montrent parfaitement où se situent les zones sensibles. Le satellite a à son bord un instrument radar capable de détecter les mouvements du sol par tous les temps, de jour comme de nuit. Il scanne régulièrement cette région sujette aux séismes et enregistre les moindres variations de niveau à la surface de la Terre. Ces variations ont été spectaculaires le 6 février. Le sol s’est plié, déformé et déchiré par endroits. Cette séquence enregistrée par un drone montre la longueur des fractures :
https://www.youtube.com/watch?v=Da6pa_KW1EM

La dernière carte créée à partir des données satellitaires montre les failles sismiques :

Les couleurs rouges montrent le mouvement du sol vers le satellite depuis son dernier survol de la région ; les couleurs bleues enregistrent le mouvement opposé. On peut parfaitement voir comment le sol s’est déformé le long et à proximité de la ligne de faille est-anatolienne.
S’agissant des deux séismes de M 7,8 et de M 7,5 qui ont frappé la région, le mouvement de faille est « latéral gauche » ; cela signifie que, quel que soit le côté de la faille où on se trouve, l’autre côté s’est déplacé vers la gauche, de plusieurs mètres par endroits. Le problème est que les fractures n’ont pas seulement traversé les champs ou les routes ; ils ont également fracassé des zones habitées, avec des bâtiments qui se sont effondrés instantanément.
La carte générée à partir des données fournies par le satellite Sentinel aidera les scientifiques à comprendre exactement ce qui s’est passé. Ces connaissances alimenteront leurs modèles sur le déroulement des séismes dans la région, et ensuite pour évaluer les risques. Ce sont des données que les autorités turques prendront en compte lors de la reconstruction.

Tous les séismes sont causés par un glissement le long des failles. Plus le séisme est important, et plus la rupture de faille est importante. On peut cartographier ces ruptures avec les satellites car le sol s’est déplacé, jusqu’à 5-6 mètres lors du dernier événement. La rupture de faille lors du premier séisme a couvert environ 300 km tandis que le deuxième grand événement a généré une rupture d’environ 140 km sur une faille différente.
L’interférométrie radar depuis l’espace est apparue dans les années 1990, et ces dernières années, elle est devenue un outil particulièrement performant. En effet, il est aujourd’hui possible d’obtenir des données prêtes à être analysées dans les heures qui suivent le passage d’un satellite au-dessus de la zone concernée. Cependant, malgré les nouvelles technologies, la prévision sismique reste faible, pour ne pas dire nulle.

Source : BBC News.

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More than 25,000 people were killed by the powerful M 7.8 earthquake that hit Turkey and Syria on Debruary 6th, 2023, and an unknown number still lie trapped beneath collapsed buildings.The heavy death toll does not come as a surprise as the Anatolian fault, one of the most active in the world, crosses densely populated areas.

The data acquired on February 10th by the European Union’s Sentinel-1A satellite as it traversed north to south over Turkey at an altitude of 700 km perfectly shows where the sensitive areas are located. The Sentinel carries a radar instrument that is able to sense the ground in all weathers, day and night. It is routinely scanning this earthquake-prone region, tracing very subtle changes in elevation at the Earth’s surface. However, these changes were dramatic on February 6th. The ground bent, buckled and in places ripped apart. This drone footage shows the length of the fissures :

https://www.youtube.com/watch?v=Da6pa_KW1EM

The latest Sentinel map also shows the earthquake faults (see above). The red colours describe movement towards the satellite since it last flew over the country; the blue colours record the movement away from the spacecraft. One can perfectly see how the ground has been deformed along and near the East Anatolian Fault line.

For both the two M 7.8 and M 7.5 quakes that struck the region, the motion is « left-lateral » ; whichever side of the fault you are on, the other side has moved to the left, by several metres in places. The problem is that the fractures not only crossed the fields or the roads ; they also struck populated areas, with buildings that collapsed instantly.

The Sentinel map will help scientists understand exactly what happened, and this knowledge will feed into their models for how earthquakes work in the region, and then ultimately into the risk assessments that the Turkish authorities will use as they plan the recovery.

All earthquakes are caused by slip on extended faults, and the bigger the quake the bigger the fault that ruptured. One can map those ruptures with satellites because the ground around them is displaced, by up to 5-6 meters during the last earthquake. The rupture of the first event was 300 km or so long and the second big event ruptured another 140 km or so of a different fault.

Radar interferometry from space was developed in the 1990s, and in recent years it has become a particularly compelling tool. It is possible today to get data ready for analysis within hours of a satellite making an overhead pass. However, despite the new technology, seismic prediction is still very low, even nonexistant…

Source : BBC News.

Séismes et éruptions : la Sicile s’inquiète… // Earthquakes and eruptions : Sicily is getting anxious…

Un réveil de l’Etna, un accès de colère du Stromboli, deux séismes entre Lampedusa et Linosa pour l’un et au large des Iles Eoliennes pour l’autre; il y avait de quoi mettre en émoi la presse sicilienne le 14 mai 2022!

Comme je l’ai indiqué précédemment, la lave a percé le flanc sud du Cratère Sud-Est de l’Etna et une coulées avance jusqu’à la base du cône. Le 13 mai, une violente explosion a secoué le Stromboli avec des projections de matériaux jusque sur le Pizzo.

Les séismes enregistrés le 14 mai avaient des magnitudes de M 3,6 au large de Lampedusa et de M 3;8 au large des Eoliennes. Les hypocentres ont été localisés respectivement à 10 et 11 km de profondeur. Ces événements ne semblent pas avoir causé de dégâts.

Selon l’INGV, le coupable de cette sismicité est probablement le complexe Alfeo-Etna, un immense système de failles, pouvant atteindre une centaine de kilomètres de long, situé à l’est de l’escarpement ibléo-maltais qui génère un essaim sismique avec des événements mineurs depuis novembre 2021. Les données géologiques et géophysiques acquises en mer ces dernières années indiquent que la zone de déformation, d’une orientation nord-ouest-sud-est, de la faille Alfeo-Etna modifie le fond marin au large de la côte ionienne en rejoignant, le long de la Timpa d’Acireale, les systèmes de failles actives du versant oriental de l’Etna.
S’agissant de la surveillance de la faille Alfeo-Etna, je vous renvoie à une note que j’ai publiée sur ce blog le 15 février 2021:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2021/02/15/letude-de-la-faille-au-pied-de-letna-the-study-of-the-fault-at-the-foot-of-mt-etna/

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An awakening of Mt Etna, a fit of anger at Stromboli, two earthquakes between Lampedusa and Linosa for one and off the Aeolian Islands for the other; there was enough to stir the Sicilian press on May 14th, 2022!
As I indicated before, lava has pierced the southern flank of Etna’s Southeast Crater and a flow is advancing to the base of the cone. On May 13th, a violent explosion shook Stromboli with projections of materials as far as the Pizzo.

The earthquakes recorded on May 14th had magnitudes of M 3.6 off Lampedusa and M 3.8 off the Aeolian Islands. The hypocenters were located respectively at 10 and 11 km depth. These events do not appear to have caused any damage.
According to INGV, the cause of the seismicity probably lies with the Alfeo-Etna complex, a huge fault system, up to a hundred kilometers long, located east of the Ibleo-Maltese escarpment which has been generating a seismic swarm with minor events since November 2021. Geological and geophysical data acquired at sea in recent years indicate that the deformation zone, with a northwest-southeast orientation, of the Alfeo-Etna fault modifies the seabed off the Ionian coast as it merges, along the Timpa of Acireale, with the active fault systems of the eastern slope of Mt Etna.
Regarding the monitoring of the Alfeo-Etna fault, you can have a look at a post I published on this blog on February 15, 2021:
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2021/02/15/letude-de-la-faille-au-pied-de-letna-the-study-of-the-fault-at-the-foot-of-mt- etna/

La lave sur le flanc du Cratère SE de l’Etna (Capture webcam)

Le flanc sud du Kilauea (suite) // Kilauea Volcano’s south flank (continued)

Dans une note publiée le 4 septembre 2018, j’expliquais que la partie visible du Kilauea ne représente qu’une petite partie de l’édifice volcanique. Une grande partie du volcan se trouve sous la mer.
Au fur et à mesure que le volcan se développe au rythme de son activité, la partie sous-marine du flanc sud glisse lentement vers le sud. Ce déplacement est ponctué de séismes qui durent quelques secondes – comme celui de magnitude M 6,9 enregistré le 4 mai 2018 – et de glissements de terrain qui s’étalent sur plusieurs jours ou semaines.

Bien que la partie sous-marine du flanc sud du Kilauea soit une partie importante du volcan, son mouvement est beaucoup plus difficile à contrôler que la partie qui se trouve au-dessus du niveau de la mer. Bien que l’on soit en mesure d’enregistrer des séismes se produisant sous le flanc sud, seuls les plus significatifs et les plus proches du littoral sont bien captés par le réseau sismique.
Pour mieux comprendre ce qui se passe à l’intérieur du flanc sud du Kilauea et déterminer son impact sur l’éruption, un groupe de scientifiques a déployé au mois de juillet 2018 12 sismomètres sur le plancher océanique du flanc sud du Kilauea. Les sismomètres ont été positionnés sur tout le flanc sud pour que les séismes en bordure de ce versant puissent être enregistrés eux aussi, afin de voir si le champ de contrainte au large s’est modifié. Ils ont également été positionnés sur la zone de répliques du séisme de M 6.9 pour mieux comprendre cet événement, et près de l’entrée en mer de l’éruption dans la Lower East Rift Zone pour étudier la progression de la lave et sa pénétration dans l’eau.

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Dans un nouvel article, l’Observatoire des volcans d’Hawaiis (HVO) nous donne plus de détails sur les dernières observations du flanc sud du Kilauea.

Le mouvement du flanc sud qui a accompagné le séisme de M 6.9 en 2018 a été causé par des mouvements du sol sous la surface de l’océan, à des profondeurs de 6 à 9 kilomètres, à l’interface entre le volcan et le plancher océanique. Cette interface est connue sous le nom de « faille de détachement. »

Pendant l’éruption de Pu’uO’o-Kupaianaha de 1983 à 2018 et avant le séisme M6.9 de 2018, la vitesse moyenne de déplacement du flanc sud du Kilauea était d’environ 7,5 cm par an. Le flanc peut se déplacer plus vite ou plus lentement, selon la période et le type d’activité sur le volcan. Cette vitesse peut varier, mais elle reste souvent stable pendant les éruptions de longue durée, avec des changements à court terme lors d’intrusions magmatiques majeures dans le rift et de séismes lents.

Depuis la fin de l’activité éruptive en 2018, on a observé au cours des derniers 36 mois une dizaine de centimètres d’ajustements le long du flanc sud du Kilauea. Ce réajustement était à prévoir et il n’y a pas de quoi s’inquiéter.

Le déplacement du flanc sud du Kilauea qui a suivi le séisme de M6.9 du 4 mai 2018 a été causé par l’intrusion magmatique dans l’East Rift Zone du volcan car le magma a exercé une pression sur le flanc sud. Le volcan s’est réajusté après ces deux événements.

Suite au séisme et à l’éruption observés en 2018, l’East Rift Zone du Kilauea a montré une inflation correspondant à l’apport de magma dans la chambre superficielle du volcan.

Au début de l’éruption sommitale en décembre 2020, la partie supérieure de l’East Rift Zone a commencé à montrer des signes de contraction. Les stations GPS situées le long des parties supérieure et médiane de la zone de rift ont commencé à se déplacer vers le nord, ce qui est rare sur une échelle de temps aussi courte.

La réaction du flanc sud du Kilauea aux variations de pression magmatique a été étudiée au cours des  éruptions et intrusions précédentes. Par exemple, l’intrusion de la «Fête des Pères» en 2007 a également conduit à une légère contraction de la zone de rift suite à l’intrusion magmatique et à l’éruption qui a suivi.

Il est courant de voir des déplacements de failles significatifs après de puissants séismes. Le flanc sud du Kilauea a été le site de cinq séismes de magnitude M 4,0 ou plus au cours de l’année écoulée. Le séisme M 4.1 du 1er février 2021, sous le flanc sud, est l’un des cinq et il a été ressenti sur la Grande Ile d’Hawaï. Ces séismes sont provoqués par le déplacement brusque de la faille de détachement vers le sud-est au-dessus de la croûte océanique.

Source : USGS/ HVO.

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In a post released on September 4th, 2018, I explained that the visible part of Kilauea makes up only a small portion of the total volcano. Much of the volcano lies beneath the sea.

As the volcano grows, this underwater region of the south flank creeps slowly to the south, moving in fits and starts with earthquakes that last seconds (such as the May 4th M 6.9 event) and in slow slip events, which last for days or weeks.

Although Kilauea’s submarine south flank is a major part of the volcano, its motion is much harder to monitor than the part above sea level. While we can record earthquakes occurring beneath the flank, only the largest, and those closest to shore, are well-captured by the seismic network.

To better understand what is going on within Kilauea’s south flank and help determine how it has been affected by the eruption, a group of scientists deployed 12 ocean bottom seismometers in July 2018 on the submarine Kilauea south flank. Seismometers were positioned over the whole south flank so earthquakes associated with the edges of the flank could be recorded to see if the offshore stress field has changed. They also were positioned on the M6.9 aftershock zone to try to better understand that earthquake, and near the LERZ eruption ocean entry to study how lava enters the water and progresses downslope.

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In a new article, the Hawaiian Volcanoes Observatory (HVO) gives us more details about the latest observations of Kilauea’s south flank.

The south flank motion resulting from the M6.9 quake in 2018 was caused by motion deep below the surface, at depths of 6 to 9 kilometres, at the interface between Kilauea Volcano and the ocean floor. This interface is known as a décollement or detachment fault…

During the 1983–2018 Pu’uO’o-Kupaianaha eruption, and prior to the 2018 M6.9 earthquake, the average rate of motion on Kīlauea’s south flank was around 7.5 cm per year. The flank can move faster or slower, depending on the time period and type of activity on the volcano. Rates can be variable but often remain near-constant during long-duration eruptions, with short-term changes during major rift intrusions and slow-slip earthquakes.

Since the activity in 2018, there has been roughly 10 centimetres of adjustments along Kilauea’s south flank surface in the last two and a half years. This amount is to be expected and is nothing to be alarmed about.

The motion following the 2018 M6.9 earthquake and eruptive activity was caused by the magmatic intrusion in Kilauea’s East Rift Zone exerting pressure on the south flank. The volcano adjusts after the combined effects of both the intrusion along the East Rift Zone and the large earthquake.

Following the M6.9 earthquake and 2018 eruption, Kilauea’s East Rift Zone had been showing inflation consistent with magma supply to the volcano’s shallow magma storage system. However, at the start of Kilauea’s ongoing summit eruption in December 2020, the upper portion of the East Rift Zone started to show signs of contraction. GPS stations along the upper and middle parts of the rift zone started to move northward, which is a rare occurrence on such a short timescale.

Kilauea’s south flank’s response to changing magma pressure has been studied extensively through many previous eruptions and intrusions. For example, the 2007 middle East Rift Zone “Father’s Day” intrusion also led to a slight contraction of the rift zone following the intrusion and subsequent eruption.

It is also common to see elevated rates of motion on faults after large earthquakes. Kilauea’s south flank was the site of five earthquakes of magnitude M 4.0 or greater in the past year. The M 4.1 earthquake on February 1st, 2021, beneath the south flank is one of the five and it was felt across the Island of Hawaii. These earthquakes happen in response to abrupt motion of the detachment fault which moves to the southeast over the oceanic crust.

Source: USGS / HVO

Le schéma illustre le mouvement du flanc sud du Kilauea ainsi que l’emplacement des séismes et de leurs répliques. La faille représentée sur le schéma est la faille de détachement (ou décollement). On peut voir que l’intrusion d’un dyke dans la Lower East Rift Zone en 2018 a exercé une pression sur le flanc sud du volcan (Source : USGS)