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Didier Jacquemain, Coordinateur Les accidents de fusion du cœur des réacteurs nucléaires de puissance État des connaissances Collection sciences et techniques Faire avancer la sûreté nucléaire Didie din oor C acquemain, J r nateur ancer va e a air Fa Les des de p État e éair ucl é n et la sûr cidents de fu ac ucl s n éacteur r puissance des connaissance usion du cœur es léair es oll C hniques lection sciences et tec Les accidents de fusion du cœur des réacteurs nucléaires de puissance État des connaissances Ahmed Bentaïb, Hervé Bonneville, Gérard Cénérino, Bernard Clément, François Corenwinder, Michel Cranga, Gérard Ducros, Florian Fichot, Didier Jacquemain, Christophe Journeau, Vincent Koundy, Denis Leteinturier, Daniel Magallon, Renaud Meignen, Frédérique Monroig, Georges Nahas, Frédérique Pichereau, Emmanuel Raimond, Jean-Marie Seiler, Bruno Tourniaire, Jean-Pierre Van-Dorsselaere Didier Jacquemain, Coordinateur Illustration de couverture : Radiographie de dispositifs d’essai Phébus-PF et vision d’artiste du cœur du réacteur de TMI-2 après fusion du combustible. Imprimé en France ISBN : 978-2-7598-0972-1 Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, ­ réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de ­ l’article 41, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute ­ représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 er de l’article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal. © IRSN 2013 Préface Ce nouvel ouvrage consacré aux accidents de fusion de cœur, dits graves, pouvant survenir dans des réacteurs à eau légère sous pression représente l’une des sommes de connaissances les plus complètes jamais réalisées sur ce sujet. Elles sont en outre présen- tées avec le plus grand souci de pédagogie, et je tiens à remercier tous les contributeurs à ce vaste projet cités dans l’avant-propos de l’ouvrage et notamment D. Jacquemain qui en a assuré la coordination. L’ouvrage était bien avancé, mais encore incomplet, lorsqu’est survenue la catastrophe de Fukushima Daiichi, troisième accident grave ayant entraîné la destruction de trois réac- teurs électronucléaires et la dispersion en mer et dans l’atmosphère de grandes quantités de matières radioactives. La question s’est alors posée de reporter ce projet à plus tard pour pouvoir prendre en compte les leçons de ces nouveaux événements majeurs. La décision fût rapidement prise de finaliser le livre dès que possible, considérant que les enseigne- ments scientifiques détaillés de l’accident de Fukushima Daiichi ne seraient pas disponibles avant plusieurs années et qu’après tout, les connaissances disponibles au sein de l’IRSN sur la phénoménologie de ce type d’accident, et les modèles associés, avaient permis de conduire un sérieux travail d’expertise en temps réel de l’évolution de l’état des réacteurs. En effet, depuis plus de trente ans, l’IRSN a entrepris d’étudier expérimentalement les phénomènes conduisant à la fusion d’un cœur de réacteur, ou consécutifs à cette fusion. En effet, considérée à l’origine (i.e. lors des premières conceptions de réacteurs de puis- sance, dans les années 1960) comme ne pouvant pas survenir compte tenu des dispositions de conception de nature à la prévenir (marges de dimensionnement, redondance des sys- tèmes de sûreté permettant l’arrêt de la réaction en chaîne et l’évacuation de la puissance générée dans le cœur, etc.) la fusion du cœur n’a pas été prise en compte pour la concep- tion des réacteurs, en termes de limitation de ses conséquences. La survenue de l’accident de Three Mile Island en 1979 aux États-Unis, a remis en question cette approche. Mais il fallait dès lors comprendre dans quelles conditions le combustible pouvait se dégrader dans un cœur, en particulier comment progressait sa fusion par défaut de refroidissement IV Les accidents de fusion du cœur des réacteurs nucléaires de puissance jusqu’à la rupture du circuit primaire, de la cuve notamment. Puis comprendre comment les réactions chimiques ou de radiolyse pouvaient conduire à d’importants dégagements d’hydrogène et de nombreux produits de fissions plus ou moins volatils et toxiques. Un ensemble d’expérimentations uniques au monde, prenant appui sur le réacteur Phébus construit par le CEA à Cadarache, fut alors lancé pour réaliser des essais de fusion de combustibles, à échelle réduite mais représentative des conditions réelles de fonctionnement d’un réacteur à eau sous pression. De cet imposant programme allaient naître des connaissances nouvelles, y compris un certain nombre de surprises par rapport à ce que la théorie avait prédit, puis l’élaboration de modèles intégrés dans des outils de calcul, validés sur ces essais, qui permettent de simuler ces phénomènes extrêmes dans le cas d’un réacteur à échelle réelle. Les années passant, ces nouvelles connaissances sur les accidents graves conduisirent à adopter dans un certain nombre de pays des mesures concrètes d’amélioration de la sûreté des réacteurs de puissance existants ou en projet. Un réseau international d’experts et de chercheurs piloté par l’IRSN, dénommé ­ SARNET, coordonne désormais l’amélioration continue des connaissances, et aussi la qualité des modèles qui permettent de simuler les phénomènes dangereux dans différents types de réacteurs. Des expériences restent cependant nécessaires pour réduire les incertitudes sur certains phénomènes conditionnant de manière significative les conséquences, en parti- culier sanitaires, d’un accident grave ; mais sur la base des acquis du programme Phébus, celles-ci sont aujourd’hui conçues comme des essais analytiques, dits « à effets séparés », pour cibler le phénomène dont on souhaite affiner la connaissance : que se passe-t-il si on tente le « renoyage » d’un cœur fortement dégradé et partiellement fondu ? Comment se comporte le « corium », mélange agressif chimiquement et thermiquement de combus- tibles et de métaux fondus, une fois sorti de la cuve du réacteur ? Comment se comportent les différentes espèces chimiques plus ou moins volatiles d’iode et de ruthénium radioac- tifs produites en quantité à l’intérieur de l’enceinte de confinement du réacteur – une ques- tion de première importance pour la radioprotection ? L’IRSN et ses partenaires de recherche en France et dans le monde continueront de consacrer des efforts importants sur ces sujets au cours des années à venir. L’Institut a choisi depuis quinze ans de ne pas baisser la garde en matière de recherche sur les acci- dents graves. L’accident de Fukushima a malheureusement démontré qu’il avait raison. Toutes ces connaissances accumulées, et celles encore à venir, devraient être mises en pratique non seulement pour continuer à améliorer autant que faire se peut les réacteurs existants, mais aussi pour que l’industrie nucléaire du futur, pour les pays qui choisi- ront d’y recourir, développe enfin des réacteurs ne comportant plus ce risque inaccep- table pour la plupart des sociétés humaines d’accidents conduisant à la contamination radiologique de portions de territoires potentiellement importantes. Puisse cet ouvrage contribuer à diffuser les connaissances existantes sur ce sujet important, à l’heure du renouvellement de génération de nombreux ingénieurs du secteur nucléaire, et à illustrer le bien-fondé de la poursuite des activités de recherche et d’innovation industrielle, clef essentielle de la poursuite des avancées indispensables en matière de sûreté nucléaire. Jacques Repussard Directeur général de l’IRSN Liste des sigles Acronymes des institutions AEAT : Atomic Energy Authority Technology, UK (Commissariat à l’énergie atomique en Angleterre) AECL : Atomic Energy of Canada Limited (Énergie atomique du Canada Limitée, institut de recherche en sciences et techniques dans le nucléaire) AEKI : Atomic Energy Research Institute, Budapest, Hongrie (Institut de recherche sur l’énergie atomique de Hongrie) AEN : Agence pour l’énergie nucléaire de l’OCDE (NEA : Nuclear Energy Agency, OECD) AIEA : Agence internationale de l’énergie atomique, Vienne, Autriche ANCCLI : Association nationale des comités et commissions locales d’information ANL : Argonne National Laboratory, USA (Laboratoire national d’Argonne aux États-Unis) ANR : Agence nationale pour la recherche ASN : Autorité de sûreté nucléaire AVN : Association Vinçotte nucléaire, Belgique BARC : Bhabha Atomic Research Centre, Inde (Centre de recherche atomique de Bhabha en Inde) BNL : Brookhaven National Laboratory, USA (Laboratoire national de Brookhaven aux États-Unis) CCR : Centre commun de recherche (Commission européenne) CEA : Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives CIPR : Commission internationale de la protection radiologique CLI : Commission locale d’information CNRS : Centre national de la recherche scientifique VI Les accidents de fusion du cœur des réacteurs nucléaires de puissance CSIN : Comité sur la sûreté des installations nucléaires de l’OCDE (CSNI : Committee on the Safety of Nuclear Installations, OECD) EDF : Électricité de France EPRI : Electric Power Research Institute, USA (Institut de recherche pour la production électrique aux États-Unis) FAI : Fauske & Associates, Inc., USA FzD : Forschungszentrum Dresden-Rossendorf, Allemagne (Laboratoire de recherche de Dresde en Allemagne) FzK : Forschungszentrum Karlsruhe, Allemagne (Institut de technologie de Karlsruhe en Allemagne) GRS : Gesellschaft für Anlagen - und Reaktorsicherheit, Allemagne (Société pour la sûreté des installations uploads/Philosophie/ irsn-livre-accidents-fusion-coeur-2013.pdf

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• Publié le Sep 24, 2021
• Catégorie Philosophy / Philo...
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