Accidentologie du Nucléaire Civil

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

Le contrôle des installations nucléaire civiles

L'Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) exerce, au rythme de plus de 700 inspections/an, un contrôle sur l'ensemble des installations nucléaires civiles françaises.

Au-delà de ces contrôles effectués tout au long du cycle de vie des installations, l'exploitant nucléaire français EDF est tenu, conformément au §III de l'article 29 de la Loi TSN, de réexaminer la sûreté des ses centrales à une périodicité décennale.

Le réexamen décennal de sûreté nucléaire va bien au-delà du "bilan de santé" de l'installation. Il est l'occasion de contrôler en profondeur la conformité de l'installation à ses propres exigences de sûreté, mais également d'apporter les modifications nécessaires afin d'améliorer son niveau de sûreté et de répondre dans la mesure du possible aux exigences applicables aux installations les plus récentes.

Le réexamen de sûreté permet à l'ASN de juger ainsi de la capacité qu'à une installation de poursuivre ou non son exploitation jusqu'au prochain réexamen décennal.

Un peu plus loin, l'Usine Nouvelle dans son article du 12/04/2011, rapporte que les Autorités de Sûreté Nucléaires ont des approches différentes, quelles soient japonaises, françaises ou américaines. En effet, le niveaux de sûreté de nos installation françaises, belges ou finlandaises sont réévaluées lors de leur examen décennal, et bénéficient donc des derniers progrès techniques ou évolutions réglementaires. Il n'en n'est as ainsi aux Etats-Unis ou au Japon ou l'on prend et conserve le référentiel établit à la mise en service des installations.

Transposition des filières à d'autres domaines

Notons que plusieurs types de réacteurs, notamment des filières RBMK et REP, sont utilisés, bien que différents de leurs confrères destinés à la production d'électricité civile mais en conservant le principe de fonctionnement, en propulsion nucléaire navale, sur différents types de navires (sous-marins, brise glaces, porte-avions, par ex.).

Cependant, le nucléaire embarqué est, paradoxalement au moins aussi sûr que celui à terre et ce, pour plusieurs raisons :

absence de séisme en mer,
système dimensionné avec des coefficients de sécurité bien plus importants (à cause de la flexibilité demandée)
puissance résiduelle plus faible,
neutronique simplifiée par des architectures de cœur particulière (enrichissement, géométrie),
etc.

A contrario, et du fait qu'ils soient embarqués, cela conduit à des contraintes supplémentaires à intégrer :

inclinaisons de plate-forme, roulis, tangage,
accélérations chocs (cas des navires brise-glaces par exemple),
ambiance marine corrosive,
agressions de nature variées (explosion d’armes et artifices),
etc.

Vers Les filières incriminées dans un accident

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.

Histoires de rejets

Dans son numéro 24 de février 2015, le magazine Repères de l'IRSN traite de la santé radiologique de nos cours d'eau.

C'est en effet lors d'une étude sur les polluants chimiques présents dans les sédiments de La Seine que les experts de l'IRSN ont isolés la présence de plutonium. Cependant, ni les essais nucléaire atmosphériques des années 1950-60, ni la catastrophe de Tchernobyl ne sont impliqués dans la présence de cet isotope dans les sédiments de La Seine.

La présence de plutonium 238 aurait donc une origine industrielle et serait due, après recherches, à un déversement accidentel du Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) survenu en 1975 lors de recherches sur les procédés de retraitement et de séparation des transuraniens (famille d'éléments lourds dont le plutonium fait partie), sur le site de Fontenay-aux-Roses (Hauts-de-Seine). Une autre source de contamination datant de 1961, dont l'origine reste inconnue, fait également surface dans un article du 20 juin 2014 du site de l'Usine Nouvelle ou 18 juin de la même année sur le site Challenges.

Malgré tout, la présence de cet isotope dans le milieu naturel peut avoir d'autres origines. L'une d'entre elles, peut être un accident nucléaire.

Ainsi une étude faite en 1980 par l'Institut de biogéochimie marine de l'Ecole Normale Supérieure de Montrouge (Hauts-de-Seine) sur les problèmes de polluants dans les sédiments, menée sur la Loire fluviale, de Saint-Laurent-des-Eaux jusqu'à l'estuaire, a mis en exergue la présence de plutonium.

Cette étude oppose à la quasi absence de plutonium en amont de St Laurent, un taux de plutonium multiplié par dix à son aval et allant en décroissant lentement jusqu'à l'estuaire de La Loire. Présence de plutonium qui serait dès lors imputable à l'un ou l'autre des 2 accidents répertoriés sur la filière UNGG du site de St Laurent. Une affaire (partiellement ) relevée dans une enquête diffusée par Canal+ le 04/05/2015, et relayée par Le Monde dans son article du 04/05/5015.

Les seules traces relevées jusque là correspondent aux retombées d'explosions nucléaires effectuées dans l'atmosphère. Il y a en fait deux sortes de plutonium car celui d'une centrale a une composition très différenciée au plan isotopique par rapport à celui généré par une bombe atomique.

En septembre 1999, une cartographie aérienne du site de St Laurent été réalisée par Hélinuc, hélicoptère intervenant dans le cadre des activités du Groupe INTRA, basé à Chinon. On y voit les différents taux de Césium 137 (137Cs) sur le site et son environnement proche.

Face aux diverses réactions suite à la parution de l'article du Monde du 04/05/2015, et la diffusion sur Canal+ du documentaire Spécial Investigation, l'IRSN publie une note d'information sur les accidents ayant affecté les réacteurs UNGG de St Laurent-des-Eaux en 1969 et 1980.

Enfin, on apprend en juillet 2015 que, suite à la diffusion du reportage "Nucléaire ; La politique du mensonge?" le 4 mai 2015, l'association l'Observatoire du nucléaire porte plainte contre l'exploitant EDF et Marcel Boiteux.

Accidents nucléaires répertoriés

Après avoir éclairci l’esprit du lecteur dans les posts précédents sur ce que peut être un accident nucléaire, pour des questions d’intérêt et de volumétrie d’information, nous ne verrons ici que les événements accidentels, classés au niveau 4 ou supérieur, de l’échelle INES, et liés uniquement à l’exploitation de l’industrie nucléaire civile, à savoir :

Figurent également, à titre d'information, les accidents suivants :

La carte présentée ci-dessous (issue du site "Le Dessous des Cartes", ARTE) montre la géographie des accidents répertoriés au niveau mondial. Notons au passage que les deux seuls accidents français répertoriés (St Laurent 1969 et 1980, Niv.4 de l'échelle INES) n'y figurent pas. Idem pour l'accident Tchécoslovaque de 1977.

Accidents - Niveau 4 de l’échelle INES

Saint-Laurent-des-Eaux (Loir-et-Cher) : France, le 17 octobre 1969.

Fusion de 50kg de combustible (dioxyde d'uranium) due à une mauvaise manipulation lors du rechargement du le réacteur A1 de la filière UNGG (uranium naturel, graphite-gaz) de la centrale nucléaire de Saint-Laurent. Cet accident nucléaire à été qualifié à l'époque d'incident par l'exploitant EDF car il n'a pas entraîné de dommages vis-à-vis des personnes extérieures au site, des biens ou de l’environnement extérieurs au site.

Centrale nucléaire de Bohunice, Jaslovské Bohunice : Tchécoslovaquie, 22 février 1977.

Combustible nucléaire accidentellement installé pendant le rechargement du réacteur A-1 avec un sachet déshydratant accompagnant l'emballage. Cela a conduit à un manque de liquide de refroidissement et enfin à des surchauffes locales et des dommages graves. En 1978, on a décidé de fermer définitivement cette unité.

Saint-Laurent-des-Eaux (Loir-et-Cher) : France, le 13 mars 1980.

Dans la centrale nucléaire de Saint-Laurent, un accident conduit à la fusion de deux éléments combustibles du réacteur A2 filière UNGG (uranium naturel, graphite-gaz) d'une puissance de 515 MW. La plaque métallique de maintien des capteurs de pression du réacteur vient, à la suite de phénomènes de corrosion, obstruer une douzaine de canaux du bloc de graphite, ce qui empêche le bon refroidissement du cœur et provoque la fusion de deux éléments combustibles. Gravement endommagé, le réacteur est indisponible pendant deux ans et demi environ. C'est l'accident nucléaire le plus grave jamais répertorié pour un réacteur en France.

Village de Tōkai (Tōkai-mura), à 160 km de Tokyo au Japon, le 30 septembre 1999.

L'introduction dans une cuve de décantation, suite à une erreur de manipulation, d'une quantité anormalement élevée d'uranium (16.6 kg) dépassant très largement la valeur de sécurité (2.3 kg), est à l'origine de la réaction de criticité. Cet accident de criticité a exposé plus de 600 riverains à des radiations importantes et tué au moins deux des ouvriers de la centrale ; à 21 h, soit onze heures après le début de l'accident, les autorités décrètent le confinement des populations dans un rayon de dix kilomètres. L'enquête sur l'accident de Tōkai-mura a montré que les ouvriers de l'usine, gérée par l'entreprise JCO, violaient de façon régulière les procédures de sécurité, par exemple en mélangeant l'uranium dans des bassines pour aller plus vite.

[Cet accident étant survenu en dehors de l’exploitation normale d’une installation nucléaire est exclu de la suite de la réflexion].

Fleurus : Belgique, 11 mars 2006.

Un opérateur de la société Sterigenics (Institut national des radioéléments) de Fleurus spécialisée dans la stérilisation d'équipements médicaux pénètre durant 20 secondes dans une cellule d'irradiation contenant une source scellée de cobalt 60 où aucune opération n'étant en cours, les sources radioactives auraient dû être plongées dans une piscine sous cinq à six mètres d'eau en attendant la production. Trois semaines plus tard il éprouva quelques symptômes typiques d'une irradiation (vomissement, perte de cheveux). On estime qu'il reçut une dose élevée comprise entre 4.4 et 4.8 Gy suite à une défaillance du système de contrôle-commande hydraulique assurant le maintien de la source radioactive dans la piscine (l'épaisseur d'eau servant de bouclier biologique). L'opérateur passera près d'un mois à l'hôpital avant de pouvoir rentrer chez lui. Après la mise sous scellé de la cellule concernée pendant près d'un mois, l'organisme gouvernemental de contrôle AFCN en collaboration avec les auditeurs privés d'AVN et le contrôle du bien-être au travail ont imposé à Sterigenics un programme d'actions incluant la mise en place de systèmes de sécurité hydrauliques, électriques et mécaniques redondants.