Pierre Schneider, professeur pour les étudiants de 3e année à l'ESME Sudria sur le « fonctionnement des réseaux électriques » et sur la « filière nucléaire », actuellement ingénieur à RTE, a travaillé en tant qu'ingénieur d'exploitation et ingénieur de sureté-radioprotection à la centrale nucléaire de Fessenheim, près de Mulhouse. La centrale de Fessenheim, la plus ancienne centrale française encore en exploitation (1977), est construite sur une faille active, en plein milieu de la zone sismique du Rhin Supérieur, en Alsace, la troisième région la plus peuplée de France...
Comment expliquer l'accident nucléaire qui a eu lieu à la centrale de Fukushima Daiichi ?
Je me focaliserai pendant tout l'entretien sur l'incident le plus important, qui a affecté les réacteurs 1, 2 et 3, sur les 6 de la centrale. L'accident s'explique à l'origine essentiellement par la perte des alimentations électriques. Au moment du séisme, l'arrêt d'urgence des réacteurs en fonctionnement a été provoqué par détection d'une forte activité sismique (protection spécifique aux réacteurs nucléaires japonais). En conséquence du tremblement de terre et du tsunami, les sources externes de l'alimentation électrique de la centrale ont été perdues. Ce risque est prévu par les centrales, qui possèdent des sources internes d'alimentation : deux - voire trois - groupes diesel prévus pour prendre le relais en cas de défaillance de l'alimentation extérieure. Ici, ces groupes semblent avoir fonctionné un certain temps, avant de s'arrêter, probablement à cause d'une panne liée à l'inondation faisant suite au tsunami. Or l'alimentation en électricité est indispensable pour faire fonctionner les pompes alimentaires injectant de l'eau dans le réacteur. Cette eau permet d'évacuer la chaleur produite dans le cœur. Même à l'arrêt, les réacteurs ont besoin d'être refroidis car les produits de fission qui sont à l'intérieur continuent à se désintégrer et produisent ainsi de la chaleur.
Quels sont les mécanismes à l'œuvre ?
Les produits de fission sont des noyaux issus du bombardement des noyaux d'uranium par des neutrons. Lorsqu'un neutron pénètre un noyau d'uranium, celui-ci est dégradé en 2 autres noyaux moins lourds et deux ou trois neutrons et la réaction libère de l'énergie. Les neutrons libérés frappent à leur tour d'autres noyaux et il s'ensuit une réaction en chaîne. Dans un réacteur nucléaire, il s'agit de contrôler ce processus et de faire en sorte que pour un neutron à l'entrée, on obtienne en moyenne un neutron à la sortie. Il existe deux types de contrôle : un contrôle neutronique, assumé par des barres de commandes introduites dans le cœur qui absorbent des neutrons, et un contrôle thermique, assumé par le système de refroidissement du réacteur. Si le système de refroidissement ne fonctionne plus, il n'est plus possible d'évacuer l'énergie, la vapeur s'accumule dans le réacteur s'il est de type à Eau Bouillante (c'est le cas à Fukushima Daiichi), risquant d'entrainer un "dénoyage" du cœur avec augmentation importante de la température et de la pression dans la cuve du réacteur.
source de l'illustration : wikipedia
Qu'est-il prévu lorsque la pression augmente dangereusement ?
En cas d'augmentation trop forte de la pression, une soupape située sur la cuve est prévue pour libérer de la vapeur à l'intérieur du bâtiment réacteur. Pour éviter la montée en pression et en température de ce bâtiment, un système manuel permet de relâcher cette vapeur, après filtrage, à l'air libre. C'est ce qui a été fait dans le cas des réacteurs de Fukushima Daiichi. Mais cette vapeur contenait de l'hydrogène provenant de l'oxydation du zirconium (métal entrant dans la composition des gaines du combustible) par la vapeur d'eau. Le système de soupape a été actionné dans un premier temps, et a libéré un mélange de vapeur radioactive (produits de fission gazeux relâchés par la fusion du gainage des éléments combustibles) et d'hydrogène entrainant la destruction des superstructures du bâtiment réacteur par explosion de l'hydrogène au contact de l'air. Pour assurer le refroidissement des réacteurs, on a procédé à l'aspersion des cuves par de l'eau de mer en utilisant un système d'incendie ou plus probablement le système d'aspersion prévu à cet effet. Dans un deuxième temps, on a procédé à l'injection d'eau de mer contenant de l'acide borique (produit neutrophage) directement dans la cuve via le circuit d'eau alimentaire, mais à débit insuffisant ne permettant pas d'éviter la fusion au moins partielle des cœurs...
Quels sont les risques et comment les éviter ?
Le principal risque est celui de l'irradiation de la zone autour de la centrale. En effet, la vapeur relâchée contenait des produits de fission radioactifs. Ces produits de fission en suspens dans l'air peuvent également provoquer la contamination des personnes par fixation des produits sur ou dans leurs corps. C'est pour cette raison qu'une partie de la population à proximité de la centrale a été évacuée, selon un plan d'évacuation prévu en cas d'accident nucléaire. Des recommandations ont été données sur les précautions à prendre. Des antidotes ont été distribués pour éviter la contamination par les produits les plus courant : notamment de l'iode pour empêcher l'accumulation d'iode radioactif dans la thyroïde. Ce qu'il faut éviter à tout prix est la formation d'un corium (combustible + produits de fission + structures internes de la cuve, le tout en fusion) entraînant la reprise incontrôlée de la réaction en chaîne avec pour conséquence une libération massive de produits de fission et d'énergie avec rupture de la cuve. Au vu des informations actuelles, le cœur n'étant pas entré en fusion dans sa totalité sur aucun des trois réacteurs, l'énergie libérée va en décroissant (puissance résiduelle). La comparaison avec Tchernobyl n'est pas pertinente, dans la mesure où dans le cas de cette centrale, le réacteur était en fonctionnement et non à l'arrêt au moment de l'accident.
Cet accident est-il de nature à remettre en cause le recours à l'énergie nucléaire ?
Une chose est sûre : cela a relancé dans une certaine mesure le débat dans les premiers jours qui ont suivi l'accident. Cependant, la vraie question est de savoir si les moyens de substitution sont en mesure de combler les besoins. Or aujourd'hui, ça n'est pas le cas. Surtout pour le Japon : le pays n'ayant pas de ressources énergétiques sur son territoire, il n'existe pas d'alternative. La leçon principale à tirer de cet accident est qu'il faut repenser la disponibilité des sources électriques internes, dont la panne est à la source du problème, notamment en cas de catastrophe naturelle majeure. Par ailleurs un autre problème soulevé est celui de la gestion d'un accident multiple mettant en cause une panne sérieuse sur plusieurs réacteurs à la fois.
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