NEGATEP de SLC: l'éco-cohérence des choix énergétiques

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"Diviser par quatre les rejets de CO2 dus à l’énergie"

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"Le devenir du climat : pourquoi agir ?"

Sauvons Le Climat a tenu sa 7 ème université d'été à Bordeaux, du 2 au 4 octobre 2014 sur ce thème d'actualité

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Accident de Fukushima Dai Ichi

 

Jean FLUCHERE : Note de synthèse sur l'accident en cours à la centrale japonaise  de Fukushima Dai Ichi

 

Sauvons le Climat exprime sa sympathie et son admiration au peuple japonais  qui vient de connaître deux catastrophes naturelles épouvantables, séisme et tsunami de très fortes amplitudes. En même temps, se développe un désastre nucléaire dont les conséquences, même à long terme, en termes de fatalité humaines dans le grand public seront, certes, beaucoup plus faibles que celles du tsunami mais dont les conséquences économiques et politiques seront considérablesalt.

Il faut souligner l'héroïsme des personnels qui tentent de limiter l'ampleur du désastre nucléaire. Ceux là risquent leur vie pour leurs concitoyens.

Nombreux sont nos amis qui nous ont demandé de donner des explications et une évaluation de ce qui se passe dans la centrale japonaise. SLC ne peut ici que se référer aux organismes compétents qui suivent l'évolution heure par heure et dont les compétences ne sont pas à démontrer:

L'Agence Internationale de l'Energie Atomique (AIEA) : http://www.iaea.org/newscenter/news/tsunamiupdate01.html

L'Autorité de Sûreté Nucléaire: (ASN) :  http://www.asn.fr/

L'Institut de Recherche sur la Sûreté Nucléaire (IRSN) : http://www.irsn.fr/FR/Documents/home.htm

Le Commissariat à l'Energie Nucléaire et aux Energies Alternatives (CEA): http://www.cea.fr/

Dans cette note nous essayons d'apporter à nos adhérents  une courte synthèse tendant à donner une explication du désastre.

Elle repose sur des hypothèses actuellement vraisemblables, mais il faut être conscient qu’il faudra longtemps pour bien comprendre ce qui s'est passé.

 

Différences fondamentales de cet accident avec celui de Tchernobyl.

L’origine de l’accident de Tchernobyl est un ensemble d’erreurs humaines commises avec un mépris total des règles de sûreté, jointes à de graves défauts dans la conception du réacteur lui-même. Il s’en est suivi un emballement de la réaction en chaîne qui a fait exploser le réacteur. Puis la montée en température des gaines du combustibles et des tubes de force a été à l’origine (par réaction eau-métal) d’une production importante d’hydrogène qui a provoqué une seconde explosion, laquelle a enflammé le modérateur en graphite  dont la combustion a duré au moins une dizaine de jours.

Du fait de cet incendie, Tchernobyl a  projeté à haute altitude dans l’atmosphère, lors des 2 explosions, tout l’inventaire des gaz de fission et des halogènes. Puis les flammes de la combustion du graphite ont entraîné des produits de fission solides.

A Fukushima, l’origine de l’accident résulte de la conjonction de 2 catastrophes naturelles de nature cataclysmique. Les explosions ne sont pas de même nature, en particulier il n’y a pas eu et n’y aura pas d’explosion nucléaire. Les rejets dans l’atmosphère sont importants et la situation des installations n’est pas maîtrisée à l’heure qu’il est. Cependant, les Autorités Japonaises ont pris les dispositions pour protéger au maximum les populations en les évacuants à plus de 20km de la centrale.

 

Situation de Fukushima Dai Ichi.

A Fukushima sur la cote Est du Japon à 250 km au nord de Tokyo se trouvent 2 centrales exploitées par Tepco :

  • Fukushima Dai Ichi qui comporte 6 réacteurs à eau bouillante,
  • Fukushima Dai Ini qui comporte 4 réacteurs à eau bouillante.

Les deux sites sont distants d’environ 20 km.

 

Description sommaire d’un réacteur à eau bouillante.


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Les réacteurs à eau bouillante(REB) sont des réacteurs à eau ordinaire comme les réacteurs à eau pressurisée(REP) dans lesquels l’eau bout directement (change de phase) dans le réacteur au lieu de subir  ce changement de phase dans les générateurs de vapeur comme dans le cas des réacteurs à REP. Il n’y a donc pas un circuit primaire et un circuit secondaire qui alimente le groupe turboalternateur. La vapeur produite dans le réacteur va directement à la turbine, est condensée après le cycle de détente et revient dans le réacteur.

 

Il y a d’autres différences :

  • Les grappes de contrôle sont insérées par le bas,
  • Des pompes de recirculation font recirculer dans la cuve l’eau issue du séchage de la vapeur,
  • Le bâtiment du réacteur englobe à la fois l’enceinte étanche de confinement dans laquelle se trouvent la cuve et ses auxiliaires, la machine de manutention du combustible qui se trouve au sommet du bâtiment hors de l’enceinte étanche et la piscine de désactivation du combustible qui se trouve ainsi à coté et en partie supérieure de l’enceinte étanche.

 


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L’écorché ci-dessus donne le détail de la partie primaire et du bâtiment réacteur.

 

On distingue bien la cuve du réacteur et  les pompes de recirculation situées dans la partie tronc conique inférieure à la cuve.

L’enceinte métallique étanche du confinement apparaît au dessus du couvercle de cuve. Elle communique en partie basse avec le tore de suppression de pression dont nous verrons le rôle plus loin.

L’enceinte est protégée par une enveloppe de béton dont les dalles de la partie supérieure sont retirées pour les opérations de rechargement ainsi que la partie supérieure de l’enceinte métallique.

La piscine de désactivation est juste à coté de la partie supérieure de la cuve ; elle apparaît sur cet écorché au droit de la machine de manutention.

 

Pour résumer, le bâtiment réacteur englobe à la fois l’enceinte étanche et la piscine de désactivation, contrairement aux REP où la piscine est dans un bâtiment différent de celui de la chaudière. Mais la piscine est accessible réacteur en fonctionnement dans le cas des REB.

 

L’accident de dimensionnement pris en compte est  une brèche sur une tuyauterie principale de la chaudière à l’intérieur de l’enceinte étanche. Pour faire diminuer la pression de vapeur consécutive à l’accident, cette vapeur est condensée par des rampes d’aspersion disposées dans le tore de suppression de pression  puis l’eau condensée est réinjectée dans le cœur pour poursuivre l’évacuation de la puissance résiduelle. Ces dispositions sont analogues à celles de l’aspersion du bâtiment réacteur dans un REP.

 

Essai d’explication de la séquence accidentelle en cours.

Il ne s’agit que d’une tentative de compréhension qui ne prétend pas à la réalité qui sera connue plus tard.

Lors du séisme du 11 mars 2011, les unités 1, 2 et 3 étaient en marche ; Les unités 4,5 et 6  étaient à l’arrêt, avec les combustibles en piscine de désactivation.

Les signaux sismiques ont provoqué l’arrêt automatique des 3 réacteurs, et le manque de tension sur le réseau, le démarrage des groupes électrogènes de secours.

Les systèmes de réfrigération à l’arrêt se sont mis en service comme prévu lors de la séquence d’arrêt d’un REB qui diffère de celle d’un REP en raison du tassement de l’eau directement en réacteur.

Puis, le tsunami a débuté par une phase de retrait important de l’eau qui est probablement à l’origine d’un désamorçage des pompes en mer.  Le retour de l’onde de submersion semble avoir été à l’origine, , par noyage, de l’arrêt des groupes électrogènes de secours.

 

Dès lors, les exploitants ne disposaient plus des matériels normaux et de secours nécessaires à l’évacuation de la puissance résiduelle des 3 réacteurs et du combustible en piscine.

 

La séquence accidentelle commence donc lors du tsunami et non lors du séisme, pourtant de magnitude 9. Et ce tsunami est d’une ampleur exceptionnelle comme le prouvent les images en provenance des zones entièrement dévastées. Il semblerait toutefois que des tsunamis d’amplitude comparables aient déjà été observés dans cette région et on peut s’étonner que les hypothèse de sûreté n’aient pas tenu suffisamment compte de ces évènements.

 

Devant cette situation, les exploitants ont essayé, par tous les moyens, d’évacuer la puissance résiduelle afin  d’éviter une fusion partielle ou totale des 3 cœurs.

Pour des raisons inconnues à ce jour, leurs efforts n’ont pas permis d’éviter les fusions partielles.

Le combustible a alors  atteint la température à laquelle le zirconium du gainage s’oxyde brutalement au contact de la vapeur d’eau dégageant ainsi de l’hydrogène.

 

Pour sauvegarder l’intégrité de l’enceinte de confinement dont la pression montait suite à la présence de vapeur d’eau, il a été  procédé à un rejet concerté après éloignement des populations du site.

Cette opération a été faite samedi 12 mars sur le réacteur 1. L’hydrogène présent dans la vapeur a explosé dans la partie supérieure du bâtiment réacteur simplement recouvert d’un léger bardage de ciment, qui a été détruit.

Même opération, le 13 mars sur le réacteur 3 et même explosion.

Idem pour le réacteur 2, le 14 mars.

 

Ces opérations de rejet ont-elles permis de sauvegarder les enceintes ? Nous ne le savons pas avec certitude mais il semble bien que l’enceinte de confinement du réacteur 2 ait été endommagée et laisse échapper des éléments radioactifs.

Il est difficile de comprendre pourquoi la piscine du réacteur 4 ne peut pas être approvisionnée en eau et pourquoi il y at eu des incendies dans ce bâtiment. Une possibilité est que la piscine ait été endommagée et qu'elle ait perdu de l'eau.

 

Les conséquences des premiers rejets.

Pour ce qui concerne les  produits radioactifs, les premiers rejets contenaient à coup sûr des gaz de fission, Xénon, Krypton et autres qui ont des durées de vie courte. Ils contenaient aussi des aérosols comme les iodes et les césiums.

Les différents isotopes de l’iode sont toujours ceux qui présentent le plus de nocivité. Ce qui conduit à éloigner les populations avoisinantes et à distribuer des comprimés d’iode stable pour saturer les glandes thyroïdes. Mais l’iode a une période courte (8 jours) qui conduit à une disparition relativement rapide. Il n’en va pas de même avec le césium (période de 30 ans) qui présente cependant moins de problème d’atteinte aux populations, mais contamine les sols pendant longtemps Les iodes et  les bromes sont des halogènes et ont une forte propension à se combiner avec toutes les structures métalliques. Les heures gagnées avant  de procéder à un rejet permettent de réduire la quantité rejetée.

 

L’évolution de la situation.

Compte tenu des débits de dose sur le site, il est clair que les interventions humaines sont compliquées. Il est donc impossible de faire un pronostic. Le principal motif d'inquiétude est dans la perte de refroidissement des piscines de stockage qui contiennent plusieurs charges de réacteur. Dans le pire des cas les rejets de césium pourraient dépasser celles de Tchernobyl avec, toutefois, une différence dans la répartition des retombées due à l'absence du feu de graphite: le césium sera moins dispersé à distance et plus concentré localement.

 

Interrogations

Le noyage des dispositifs de secours et des systèmes électriques, ainsi qu'une obstruction possible des prises d'eau par les débris apportés par la vague du tsunami  peuvent expliquer  l'échec de l'évacuation de la chaleur résiduelle des cœurs. La dépressurisation entraînant un rejet de vapeur et d'hydrogène dans le bâtiment réacteur apparaissait alors inévitable. Il est, par contre, difficile de comprendre pourquoi des dispositifs d'absorption d'hydrogène ne semblent pas avoir existé. De tels dispositifs ont été installés dans tous les réacteurs français à la suite de l'accident de TMI. Cette absence est d'autant plus incompréhensible que l'enceinte du réacteur était incapable de résister à une explosion  hydrogène.

La localisation des piscines de stockage de combustibles usés en hauteur dans un bâtiment non sécurisé est, elle aussi, difficile à comprendre. Sur les réacteurs français, les piscines de stockage sont au niveau du sol, dans un bâtiment spécifique.

Remarquons que, a posteriori, le désastre japonais justifie les choix de sûreté pris en France, en particulier l'existence d'une grande enceinte de confinement susceptible de résister à une explosion hydrogène et équipée de dispositifs de dépressurisation avec filtres en sable pour limiter les rejets de gaz radioactifs. Tout particulièrement, se trouve justifié le traitement explicite de la fusion du cœur réalisée pour l'EPR: si les réacteurs japonais avaient été des EPR il n'aurait pas été nécessaire d'évacuer les populations.

 

Une page de liens utiles sur la situation au jour le jour

 

Un second article de Jean Fluchère du 27 mars 2011 complète le présent article.

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