Focus sur une cause incidentelle/accidentelle : l'inondation

Les centrales nucléaires, eu égard à la grande quantité d'énergie et de chaleur dégagée lors de la fission des noyaux sont systématique situées à proximité directe d'une source froide (plus généralement, cours d'eau, estuaire, ou mer/océan).

Cette proximité de cette source froide est aussi un risque, nous l'avons vu à plusieurs occasions récentes sur lesquelles je reviens succinctement ci-après avec deux exemples.

Fukushima en 2011

La cause de la perte du site de Fukushima face aux éléments naturels, n'est pas le séisme pourtant à l'origine, mais bien la submersion du site due au tsunami qui s'en suivit. 

L'inondation du site a ainsi (alors même que les bâtiments et équipements avaient bien réagit au séisme initial pourtant évalué à 9.0 sur l'échelle de Richter) induit la perte des équipements de sauvegarde des différentes tranches. 

Des 6 tranches qui composent le site, seules celles à l'arrêt ont été "sauvées". 

En effet, les circuits de sauvegarde sollicités ne sont plus les mêmes que pour une tranche en fonctionnement. Et la perte des circuits de sauvegarde par l'immersion du site dûe au tsunami qui à suivi le séisme, à entraîné par effet cascade, la catastrophe que l'on connait aujourd'hui. 

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En cours de rédaction

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Blayais en 1999

En France, la situation météorologique exceptionnelle du 27/12/1999 à conduit à l'inondation partielle du site du Blayais, situé sur la rive droite de l'estuaire de la Gironde. 

Cet incident à été classé au Niveau 2 de l'échelle INES. 

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En cours de rédaction

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La prise en compte du Retour d'Expérience

Enfin, s'appuyant sur les progrès des connaissances, le Guide relatif à la protection des Installations Nucléaires de Base contre les inondations externes, dit "Guide Inondations" publié par l'ASN vient en remplacement de la Règle Fondamentale de Sûreté (RFS) I.2.e du 12 avril 1984 avec l'ajout de recommandations qui ont complètement réévalué les aléas et qui doivent permettre d'améliorer les dispositions de protection matérielle et organisationnelle ainsi que leur pérennisation. 

L'IRSN, dans le paragraphe 5.5, p.232 de son Rapport Scientifique et Technique (RST) 2007 explique la genèse du Guide Inondations.

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En cours de rédaction

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Japon et nucléaire : choix impossible?

Alors que le Japon semble vouloir reprendre le chemin du nucléaire (article du 11/07/2013, article du 20/12/2012, article du 22/04/2015), après avoir stoppé toute production (voir l'article du 14/05/2012) suite à l'accident survenu à Fukushima en mars 2011,

On apprend, dans un article du 13/03/2015 que 20 Minutes relaie de l'AFP, que le pays s’apprête à démanteler 5 réacteurs, en plus des 6 réacteur de la centrale de Fukushima-Daiichi durement touchée par le tsunami du 11/03/2011.

Alors que, contradictoirement, le même article annonce une durée de vie de 60 ans (sous dérogation), le Japon met à l'arrêt définitif 5 de ses unités de production justement à cause de leur age.

Mais Japon et nucléaire sont-ils compatibles?
Tentons d'y voir un peu plus clair...

Nous savons qu'une centrale nucléaire, et peut importe sa filière, à besoin d'une source froide et ce en grande quantité (voir les explications sur les circuits, le troisième appellé "circuit de refroidissement" sur  le site EDF http://energie.edf.com/nucleaire/comment-ca-marche-y/les-grands-principes-de-fonctionnement-48400.html). Ceci constitue le point d'entrée primordiale de toute présence d'une centrale nucléaire. 2 solutions à cela, soit proche d'un fleuve au débit suffisant, soit en bord de mer où la source froide ne fait pas défaut.

Pour le Japon, ça pourrait être simple; il s'agit d'une île.

Maintenant, regardons où se trouvent implantées les centrales nucléaires nippones; en bord de mer. Logique, s'agissant d'une île, d'autant plus volcanique. Ce qui écarte, du fait de son aspect montagneux (voir la carte de l'USGS sur le site http://www.earth-of-fire.com/article-l-archipel-nippon-tectonique-56829118.html) la présence de centrales proches de cours d'eau.

Le problème de la présence de centrales nucléaires en bord de mer devient alors l'activité sismique (voir le site http://www.earth-of-fire.com/article-l-archipel-nippon-tectonique-56829118.html qui explique bien le processus tectonique auquel est soumis le pays). Non pas que les centrales n'y résistent pas. A leur conception, le risque sismique est pris en considération et majoré sur le plus fort séisme connu (voir le guide 2/01 de l'ASN sur la prise en compte du risque sismique à la conception d'ouvrages de génie civil d'INB) . Non, ce sont les effet d'un séisme, dont le tsunami fait parti, qui deviennent alors sensibles pour toute centrale nucléaire. Perte du réseau d' d'alimentation électrique du fait de la chute des lignes aériennes par ex.

Dans le cas de l'accident majeur survenu le 11 mars 2011 à la centrale de Fukushima, les installations ont correctement réagi au séisme par l'arrêt automatique des réacteurs (pour ceux qui étaient en fonctionnement. Pour ceux qui étaient à l'arrêt le problème est autre), et le déclenchement des sources électriques de sauvegarde dû à la perte de l'alimentation électrique.

C'est la vague du tsunami qui à engendré les dégâts qui ont conduits à la catastrophe par le perte de tout moyen de sauvegarde.

Les japonais appellent cet effet cumulé d’événements genpatsu-shinsai.

Même si j'ai une totale confiance en l'exploitation du nucléaire aujourd'hui (si on retire les causes de l'accident de Tchernobyl en d'autres temps), à la lumière des quelques éléments succins exposés, il me semble que le nucléaire nippon cumule les risques qui s’avèrent fatals en cas d’événements cumulés du type de ceux qui ont conduits à l'accident de mars 2011.

Il en ressort, malgré qu'il faille un accident de cet ampleur pour démontrer que les forces de la nature seront toujours plus puissantes que tous les coefficients de sécurité que l'humain pourra mettre en place pour protéger ses installations, que le retour d'expérience (REX) permet de faire évoluer les institutions, les installations, les équipements, les organisations et les hommes en général.(lien)

Un analyse très détaillée (à mon sens, mais je ne suis pas sismologue), sur ce site.

Les évaluations complémentaires de sûreté françaises

Des principaux accidents nucléaires, Three Mile Island en 1979 et Tchernobyl en 1986, nous en tirons les enseignements. Nous l'appelons retour d'expérience (REX).

Fukushima en 2011 n'en déroge pas, et le REX qui en découle est un processus long de plusieurs années.

A titre d'exemple, le retour d'expérience (REX) de l'accident de Three Mile Island en 1979 fera qu'un phénomène initialement non prévu à la conception des centrales REP, à savoir la fusion totale ou partielle du combustible avec le percement de la cuve du réacteur, sera intégré dès la conception des derniers réacteurs de génération III lors du lancement notamment du projet EPR (Europeen Pressurized water Reactor) en 1993.

A court terme, l'Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) à organisé des Evaluations Complémentaires de Sûreté (ECS) des installations nucléaires civiles françaises vis-à-vis d'événements de même nature que ceux survenus à Fukushima.

Ces évaluations complémentaires de sûreté s'inscrivent dans un double cadre :

• d'une part l'organisation de "tests de résistance" (ou "stress tests") demandée par le Conseil Européen lors de sa réunion des 24 et 25 mars 2011 et,
• d'autre part, la réalisation d'un audit de la sûreté nucléaire des installations nucléaires civiles françaises au regard des événement de Fukushima qui a fait l'objet d'une saisine de l'ASN par le Premier ministre en application de l'article 8 (aujourd'hui abrogé) de la Loi TSN.

En France, l'ASN à ainsi prescrit à l'exploitant de proposer un noyau dur de dispositions matérielles et organisationnelles avec pour objectif, dans des situations extrêmes étudiées dans le cadre des ECS, de renforcer la gestion des situations de pertes totale d'eau et d'électricité de longue durée sur tous les réacteurs d'un même site.

Cela entend des modifications transitoires dans un premier temps (diesels provisoires, appoints supplémentaires en eau, etc.) à visée plus définitive sur la durée de vie des installations.

En parallèle, les moyens d'intervention en cas d'accident sont complétés par la mise en place de la Force d'Action Rapide du Nucléaire (FARN) dont le gréement à été initié dès 2012 au lendemain de l'accident de Fukushima sur le site de Civaux dans la Vienne, dernier site du programme électronucléaire français.

Vers Les ECS publiées par EDF

Vers Les ECS par l'IRSN

Syndrome chinois

Initialement, le syndrome chinois est une hypothèse qui remonte à 1971 par laquelle un cœur de centrale nucléaire en fusion pourrait traverser la croûte terrestre de part en part et aboutir à l'opposé de son origine, en Chine. Le physicien nucléaire Ralph E. Lapp en est à l'origine et base sa théorie sur les rapports d'une équipe de physiciens et publiés en 1967.

Puis en 1979, juste quelques jours avant l'accident du 28 mars à la centrale nucléaire de Three Mile Island, sort le film "The china syndrome", réalisé par James Bridges. Bien que le film soit basé sur un scénario qui envisage l'emballement du réacteur conduisant à sa fusion et au percement des installations allant à créer des explosions de vapeur contaminée à l'atteinte des nappes phréatiques souterraines, son titre est trompeur, puisque la théorie même du syndrome chinois du Dr Lapp n'est pas inscrite au scénario, même si elle est évoquée. Il en résulte que le film, étrangement prémonitoire à l'accident qui s'en suivit, a profondément marqué l'opinion publique américaine. 

Le retour d'expérience (REX) de l'accident de Three Mile Island en 1979 fera qu'un phénomène initialement non prévu à la conception des centrales REP, à savoir la fusion totale ou partielle du combustible avec le percement de la cuve du réacteur, sera intégré dès la conception des derniers réacteurs de génération III lors du lancement notamment du projet EPR (Europeen Pressurized Reactor) en 1993. Ainsi, en cas d'accident grave avec un corium qui percerai la cuve du réacteur, les matières en fusion seraient collectées dans une salle d'étalement située sous le réacteur, et confinées dans les installations de l'îlot nucléaire, sans contact donc avec l'environnement extérieur. (lien)

Retour d’expérience qui n'a bénéficié ni aux réacteur russes RBMK qui équipaient le site de Tchernobyl (comme le montre la photo ci-dessus de ce que l'on nomme "le pied d’éléphant", dû à la forme prise par le corium figé ainsi lors de son refroidissement), ni aux Réacteurs à Eau Bouillante (REB/BWR) qui équipent la centrale de Fukushima. Leur conception est en effet bien antérieure au projet EPR. En conséquence, le corium (amas de matières en fusion) issu du réacteur a traversé les installations...jusqu'à trouver suffisamment de résistance pour ne pas s'enfoncer plus avant et étayer la théorie du syndrome chinois.

Pour mieux comprendre les phénomènes survenant lors d'un accident grave de fusion de cœur d'un réacteur à eau légère, le programme international de recherche Phébus PF (Produits de Fission) à été initié en 1998. Le rapport du dernier des 5 tests a été publié en décembre 2010 et a donné lieu à un séminaire de clôture organisé en juin 2012. Vidéo IRSN.

Les recherches sur le corium se poursuivent sur la modélisation de son écoulement avec Astec suite à l'accident de Fukushima et la recherche des résidus des coeurs fondus. 
source : IRSN - Repères n°29 - 04/2016.

L'IRSN à publié l'ouvrage intitulé "Les accidents de fusion du coeur des réacteurs de puissance" accessible en boutique.

Fukushima, chronique d'un désastre

Rediffusion aujourd'hui du documentaire "Fukushima, chronique d'un désastre" diffusé le 11 mars mars sur ARTE.

Qu'en ressort -il? Outre l'énoncé chronologique de l'accident, par deux fois on fait rappel aux accidents passés.

D'abord avec l'accident de Three Mile Island en mars 1979 où plusieurs furent évoqués.

La conception de la sonde de niveau du cœur en premier lieu. Cette sonde mesure le niveau d'après la pression du circuit. Or, du fait de la perte d'eau dans le cœur et de son augmentation de température, la pression à augmentée, donnant de mauvaises indications aux opérateurs. En effet, alors qu'ils pensaient les éléments recouverts, ils étaient totalement à l'air et entamaient leur destruction du fait de leur température très élevée.

La conception encore avec cette vanne de condenseur maintenue normalement fermée en cas de perte électrique. Les sources électriques ont été perdues en tout premier plan lorsque la vague du tsunami à noyée le site. Cette vanne, une fois ouverte en phase accidentelle aurait permis de retarder le dénoyage du cœur, par l'apport d'eau condensée, tout en évacuant tout ou partie de la chaleur résiduelle du cœur.

La formation enfin car, si les opérateurs américains conscients de la problématique de la vanne de condenseur ont été formés à la manœuvrer manuellement, les opérateur japonnais se sont fiés aux indicateurs de la salle de commande, alors même qu'ils avaient perdus toute source d'énergie et se fiaient à de mauvaises indications.  

Puis ensuite, et à l'instar de Tchernobyl en avril 1986, pour tenter de conserver intègre l'enceinte de confinement, les opérateurs décident un relâchement de la pression qu'elle renferme, ainsi que des produits de fission issus de le fonte des éléments combustibles du cœur. Ce relâchement est à l'origine de la première contamination de l’atmosphère, bien avant l'explosion due, elle, à l'atteinte de la limite d'explosivité de l’hydrogène, gaz issu également de la détérioration des éléments combustibles.

On peut donc que s’apercevoir que les réacteurs à eau bouillante (REB/BWR de type Mark I) de Fukushima Daiichi n'ont pas bénéficié du retour d'expérience (communément appelé REX) et des leçons tirées des accidents de Three Mile Island et de Tchernobyl.

Accidents majeurs - Niveau 7 de l’échelle INES

Catastrophe de Tchernobyl : Ukraine, le 26 avril 1986.

L'accident est survenu dans la centrale nucléaire Lénine située sur les rives du Dniepr à environ 15 km de Tchernobyl et 110 km de Kiev, près de la frontière avec la Biélorussie. Suite à une série d'erreurs humaines et en raison de défauts de conception, la réaction nucléaire au cœur du réacteur n°4 s'emballe, conduisant à l'explosion non-nucléaire du réacteur et à la libération de grandes quantités de radio-isotopes dans l'atmosphère.

Accidents nucléaires de Fukushima à Okuma : Japon, le 11 mars 2011.

Une explosion dans le bâtiment abritant le réacteur n°1 de la centrale de Fukushima Dai-ichi détruit le toit et la structure supérieure de ce bâtiment, blesse au moins quatre employés, alors qu'une hausse de la radioactivité est déjà mesurée aux alentours du site, vraisemblablement suite aux vapeurs et gaz relâchés par mesure de sécurité pour refroidir le réacteur. L'explication de l'explosion pourrait être la suivante : suite à un début de fusion du cœur, le niveau de température très élevé amène à la formation d'hydrogène (par réaction chimique d'oxydation des gaines du combustible en Zircaloy avec l'eau) ; c'est cet hydrogène, présent dans les gaz relâchés hors du réacteur, qui aurait provoqué l'explosion. De la même façon, le lendemain, la structure du réacteur n°3 a explosé et le réacteur n°2 a perdu tout son liquide de refroidissement, laissant présager la fusion du cœur du réacteur n°2. Classé dans un premier temps au niveau 4, cet accident majeur a été relevé au niveau maximum de l'échelle internationale le 12 avril 2011.

Genèse du blog

Le nucléaire est une formidable source d’énergie. Elle nous éclaire, nous chauffe, nous transporte et bien plus, au quotidien. Mais elle est source de débats, de peurs. Les accidents, de Three Mile Island à Fukushima sont là pour nous rappeler aussi le pouvoir destructeur à bien des égards de cette source d’énergie. Nous verrons quelles sont les causes probables et possibles d’un accident, leurs effets, leurs conséquences.