Les centrales nucléaires de Fukushima
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(Visuels Source : ©Tepco)
Accident nucléaire de Fukushima
L'accident nucléaire de Fukushima a eu lieu le 11 mars 2011 au Japon mais ses suites n'étaient toujours pas stabilisées en août 2013, plus de 2 ans après l'accident.
Cet accident a impliqué les réacteurs 1, 2 et 3 et la piscine de désactivation du réacteur 4 de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi.
Le séisme du 11 mars 2011 a entraîné :
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À la suite du tsunami provoqué par le séisme, des groupes électrogènes de secours sont tombés en panne. Des débris ont pu obstruer des prises d'eau.
Ces défaillances ont causé l'arrêt des systèmes de refroidissement de secours des réacteurs nucléaires ainsi que ceux des piscines de désactivation des combustibles irradiés.
Le défaut de refroidissement des réacteurs a induit des fusions partielles des cœurs de trois réacteurs nucléaires puis d'importants rejets radioactifs.
Il s'agit d'un accident nucléaire majeur classé au niveau 7 de l'échelle INES, ce qui le place au même degré de gravité que la catastrophe de Tchernobyl (1986), compte tenu du volume important des rejets.
L'accident nucléaire de Fukushima est un accident combinant les effets d'un accident nucléaire et d'un tremblement de terre.
Mise hors service depuis l'accident, la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi est annoncée devoir être démantelée sur une durée évaluée à quarante ans.
Par ailleurs, la centrale nucléaire de Fukushima Daini (incident de niveau 3) et la centrale nucléaire d'Onagawa ont également été endommagées à la suite du tremblement de terre et du tsunami.
Chronologie de l'accident
Mécanisme accidentel au niveau des réacteurs
3 barrières de confinement
- Gaine du combustible
- Cuve
- Enceinte de confinement
Le refroidissement du cœur du réacteur lorsqu’il est à l’arrêt
Après un arrêt du réacteur (arrêt des réactions nucléaires), le combustible usé continue à dégager de la chaleur ("puissance résiduelle").
| Temps après arrêt du réacteur | Puissance résiduelle (% de la puissance en fonctionnement) |
|---|---|
| 1 seconde | 17% |
| 1 minute | 5% |
| 1 heure | 1,5% |
| 1 jour | 0,5% |
| 1 semaine | 0,3% |
| 1 mois | 0,15% |
| 1 an | 0,03% |
Le combustible n’est plus refroidi, un échauffement se produit qui peut conduire :
- à l’éclatement des gaines de combustible, conduisant à des rejets de gaz radioactifs ;
- puis à la fonte du combustible.
Si la hausse de la température n’est pas maîtrisée et augmente très au-delà de 1200°C, l’eau se décompose au contact des gaines en zirconium en produisant de l’hydrogène
Étape 1 : catastrophe naturelle
Séisme de magnitude 8,9 :
- Arrêt automatique des réacteurs : les réactions nucléaires s’arrêtent mais il faut continuer à refroidir le cœur ;
- Conséquences du séisme :
- endommagement du réseau électrique entraînant une perte des alimentations électriques externes ;
- démarrage des groupes électrogènes de secours à moteur diesel pour faire fonctionner des pompes de refroidissement.
Étape 2 : échauffement du cœur
Vague du Tsunami
- Probable endommagement des prises d'eau en mer (source de l'eau de refroidissement du réacteur) ;
- Perte des diesels de secours ;
- Les moyens de refroidissement de secours ne sont plus opérationnels ;
- Les cœurs des réacteurs ne sont plus refroidis.
L'eau bout dans la cuve, de la vapeur d'eau est produite et le niveau d'eau diminue dans la cuve.
Étape 3 : montée en pression de l'enceinte de confinement
- Dans l'enceinte de confinement, la vapeur d'eau produite fait monter la pression.
Étape 4 : décompressions du réacteur
- Des décompressions volontaires de l'enceinte de confinement sont nécessaires pour éviter l'endommagement de celle-ci.
Étape 5: explosion de l’hydrogène
- Réacteur 1 (12/03), réacteur 3 (14/03) et réacteur 2 (15/03) : l'hydrogène accumulé conduit à une explosion ;
- Ces explosions ont endommagé les bâtiments des réacteurs 1, 2 et 3 ;
- Ces explosions peuvent avoir lieu dans l'enceinte de confinement ou dans le bâtiment réacteur.
Localisation des piscines d’entreposage du combustible
Mécanisme accidentel sur les piscines d’entreposage du combustible
- Le combustible dans les piscines doit continuer à être refroidi pour éviter qu’il ne fonde
- La perte d’électricité a rendu inopérantes les pompes permettant de faire circuler l’eau.
- L’échauffement du combustible usé stocké en piscine crée une élévation de la T° de l’eau et une baisse de son niveau par évaporation
- En cas de dénoyage des combustibles, l’élévation de la T° s’accélère, pouvant conduire à l’éclatement des gaines puis à la fonte du combustible
Réacteurs à eau bouillante
Spécificités et comparaisons aux réacteurs à eau sous pression (REP type centrale EDF)
(Visuels Source : ©Tepco)
- A la différence d'un réacteur à eau sous pression (REP), le réacteur à eau bouillante (REB) n'a qu'un seul circuit d'eau alimentaire et de vapeur produite après évaporation dans la cuve.
- L'eau et la vapeur en circulation peuvent être appelées "primaires" en ce sens que les fluides en question a traversé le cœur pour en extraire la chaleur produite.
- Le fluide caloporteur qui circule dans l'unique circuit primaire est de l'eau ordinaire sous pression.
- La pression primaire de fonctionnement d'un REB est sensiblement moitié moindre que celle d'un REP (typiquement 70 à 80 bar, comparé à 155 à 160 bar).
- La température de fonctionnement d'un REB est inférieure de 25 à 30°C par rapport à celle d'un REP au niveau du circuit primaire dans son ensemble.
- Le combustible nucléaire utilisé dans le cœur d'un REB est de l'uranium enrichi, sa technique générale est semblable à celle utilisée dans les REP
- Les taux d'enrichissement utilisé dans les REB sont du même ordre que ceux utilisés dans les REP.
- Les différences principales entre les cœurs REB et REP sont liées au système de contrôle neutronique du cœur :
- dans un REP, les mécanismes de manœuvre des grappes de contrôle de la réaction nucléaire sont placés au-dessus du cœur.
- dans un REB, les mécanismes de manœuvre sont au-dessous du cœur.
- Les REB ne sont pas contrôlés à l'acide borique dissous.
- En cas d'accident de perte de réfrigérant (perte d'eau primaire) il est nécessaire d'injecter de l'eau dans la cuve pour assurer le noyage du combustible, et ainsi prévenir sa dégradation (pouvant aller jusqu'à sa fusion).
- dans le cas des REB, cette injection d'eau dans la cuve est en premier lieu faite par les pompes alimentaires de l'installation qui sont en fonctionnement en permanence et dont la disponibilité est ainsi contrôlée en permanence.
- dans le cas des REP, il s'agit d'accumulateurs sous pression ou de pompes (haute ou moyenne pression, puis basse pression) qui sont mises en service.
- Outre les systèmes en fonctionnement en situation normale (dans le cas des REB l'eau alimentaire constitue de facto un système d'injection d'eau de sécurité dans la cuve en fonctionnement permanent), il existe tant dans le cas des REP que des REB des systèmes de secours (en attente) disponibles d'injection de sécurité dans la cuve.
- Dans le cas des REB ces systèmes injecte directement dans la cuve (pour la raison simple qu'il n'y a pas le choix) et non pas en un autre point du circuit primaire (comme dans un bon nombre de REP).