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 sérieux - Niveau 5 de l’échelle INES

Rivière Chalk, Ontario : Canada, 1952.

Dans les laboratoires nucléaires de Chalk River, une perte subite de l'eau de refroidissement au cœur d'un réacteur expérimental NRX provoqua une grande impulsion de puissance. Des explosions en série s'ensuivirent, elles propulsèrent le toit de l'enceinte de confinement des gaz qui demeura enfoncé dans la superstructure. Des fuites de gaz et de vapeurs radioactives dans l'atmosphère se produisirent, elles furent accompagnées par le déversement de 4000 mètres cubes d'eau dans des tranchées peu profondes non loin de la rivière des Outaouais. Le cœur du réacteur étant totalement anéanti, il fallut l'enterrer en tant que déchet radioactif. 

[S’agissant d’un réacteur de recherche, cet accident est exclu de la suite de la réflexion].

Windscale : Grande-Bretagne, 1957.

L'accident est survenu à l'usine de traitement de Windscale, un incendie dura plusieurs jours, pendant lesquels 7.4×1014 Bq d'iode radioactif (iode 131) ont été rejetés à l'extérieur. Le nuage radioactif a ensuite parcouru l'Angleterre, porté par les vents, puis touché le continent européen sans que la population française ne soit avertie. La consommation de lait a été interdite pendant deux mois sur une zone de 500 km². 

Accident nucléaire de Three Mile Island : États-Unis, 28 mars 1979.

L'accident est survenu à la centrale nucléaire de l'île de Three Mile Island sur la rivière Susquehanna, près de Harrisburg, Pennsylvanie. A la suite d'une panne des pompes d'alimentation en eau du circuit secondaire de l'un des réacteurs, un enchaînement de défaillances mécaniques, d’erreurs humaines, d'absence de procédure et de défauts de conception (non prise en compte du risque de perte totale du refroidissement secondaire, défaut des soupapes de sureté du circuit primaire et absence de mesure de niveau d'eau dans la cuve du réacteur), entraîne la fusion du cœur. Malgré la gravité extrême de l’accident, l’enceinte de confinement étant restée intègre, le relâchement de produits radioactifs dans l’environnement est resté faible.

Accident nucléaire de Goiânia, État de Goiás : Brésil, 1987.

Un appareil de radiothérapie, abandonné dans un ancien hôpital, est récupéré par des ferrailleurs pour la revente du métal au poids. Le césium 137, produit actif de l'appareil, est dispersé. Les gens jouent avec, attirés par la lumière bleue qu'il émet. Au moins quatre personnes décédées dans les 75 jours après la découverte, 249 personnes présentent des contaminations importantes, 49 hospitalisations, dont 21 en soins intensifs, et 600 personnes sont encore sous surveillance médicale en 2003. Il a fallu gérer 3500 m3 de déchets radioactifs. Cet accident a été classé au niveau 5 sur l'échelle INES. 

[Cet accident étant survenu en dehors de l’exploitation normale d’une installation nucléaire, et du fait de son aspect médical, cet accident est exclu de la suite de la réflexion].

Qu’est-ce qu’un Accident Grave

Comme le définit le document IRSN-2008/98 du 15 décembre 2008 intitulé " Accidents graves des réacteurs à eau de production d’électricité", un accident grave est définit comme étant un accident dans lequel le combustible du réacteur est significativement dégradé par une fusion plus ou moins complète du cœur. Cette fusion est la conséquence d’une élévation importante de la température des matériaux composant le cœur, elle-même résultant d’une absence prolongée de refroidissement du cœur par le fluide caloporteur. Cette défaillance ne peut survenir qu’à la suite d’un grand nombre de dysfonctionnements, ce qui rend sa probabilité très faible (en ordre de grandeur, 10-5 par réacteur et par an).

Pour exemple, le premier accident grave de l'industrie nucléaire civile à été celui survenu en 1979 sur la tranche 2 du site de Three Mile Island par le cumul de défaillances ayant conduit à la fusion partielle du cœur et renoyage de celui-ci.

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.