refroidissement des centrales nucléaires

Le principal point faible des centrales nucléaires : le refroidissement du
réacteur, et des combustibles usagés des piscines de stockage
L'évènement de Fukushima vient à nouveau marquer l'histoire de l'humanité, et
constitue la deuxième catastrophe nucléaire la plus grave depuis Tchernobyl en avril 1986,
mais ce deuxième évènement vient surtout nous rappeler combien l'énergie nucléaire peut
être dépendante d'une alimentation électrique. C’est un besoin VITAL, INDISPENSABLE pour
éviter une fusion des barreaux de combustible et une catastrophe de type Fukushima ou
Tchernobyl. Cette alimentation électrique permanente est nécessaire non seulement pour le
fonctionnement de la centrale, mais en cas d'arrêt du réacteur, pour éviter une surchauffe
du coeur à cause de l’énorme chaleur résiduelle de désintégration des éléments radioactifs
qui doit continuer d’être évacuée pendant des mois, voire des années [4]. En
fonctionnement, les besoins en eau du circuit tertiaire vont de 2 m3/s (centrales avec tours
aeroréfrigérantes, exemples des centrales de Chinon et de Cattenom), à 50 m3/s lorsque
toute l’eau de refroidissement provient d’une source extérieure (mer ou fleuve), comme
c’est le cas à la centrale du Blayais ou de Fessenheim en France [5]. Même si les besoins en
eau externe des centrales disposant de système aéroréfrigérant est plus faible, les pompes
de refroidissement assument un rôle vital en faisant circuler l’eau des trois circuits
(primaires, secondaires et tertiaires) afin d’assurer la continuité du refroidissement du
réacteur. Le coeur doit être refroidi pendant des mois après l’arrêt, et le combustible usagé
doit ensuite être entreposé dans des piscines de refroidissement entre trois ans [6]. Le
refroidissement et la baisse de radioactivité du combustible MOX demande dix fois plus de
temps, soit environ 50 ans [7], et il est environ 5 à 7 fois plus radiotoxique que le
combustible classique à base d’oxydes d’uraniums.
Une centrale nucléaire ne s’arrête pas comme on arrête une lampe : le
réacteur doit ensuite être refroidi sans la moindre discontinuité pendant DES MOIS
après son arrêt. Le combustible usagé stocké dans les piscines de désactivation doit
ensuite être refroidi pendant 3 ans minimum !
On l’a vu à Fukushima, les piscines de désactivation ont posé tout autant de
problèmes que les coeurs des réacteurs, bien que le combustible de ces piscines ait été
inactif du point de vue de la réaction de fission pendant plusieurs mois, voire plusieurs
années [8, 9,10]. Et les piscines de désactivation ne sont pas isolées dans une enceinte
d’acier, comme l’est le coeur du réacteur nucléaire. De plus, des évaluations de sûreté
nucléaire ont montré que le risque d’accident était environ dix fois plus important sur un
réacteur éteint que sur un réacteur en fonctionnement. Il s’agit d’une faiblesse structurelle
du réacteur, du au fait que les coefficients de température sont négatifs, d’où une plus
grande instabilité [11].
Le risque d’accident est environ dix fois plus important sur un réacteur éteint
que sur un réacteur en fonctionnement. Même dans les premières heures du black
out, le risque d’accident nucléaire serait donc multiplié par 10 !
Cependant, n’oublions pas que les accidents de Three Mile Island en 1979, de Tchernobyl en
1986, et de Fukushima en 2011, ne représentent que la partie émergée de l’iceberg. De
nombreux accidents nucléaires n’ont été évités que par hasard ou par chance, comme ce fut
par exemple le cas en suède en 2006. Le 25 juillet 2006, un court-circuit provoque la perte
4
d’alimentation électrique du réacteur 1 de la centrale de Forsmark. Le réacteur a été
immédiatement stoppé, mais la chaleur résiduelle (considérable quand le réacteur vient
d’être arrêté) devait encore être évacuée. La salle de contrôle n’était plus alimentée en
électricité et les techniciens ont donc du travailler en aveugle pour remettre en marche les
pompes de refroidissement et éviter une fusion du coeur du réacteur. Aucun des quatre
générateurs de secours n’a démarré automatiquement, le court-circuit ayant
vraisemblablement affecté les batteries des générateurs. Les équipes sur place ont mis 23
minutes avant de parvenir à démarrer deux générateurs de secours sur quatre, et n’avaient
aucun moyen de connaître l’état du réacteur ni les conséquences de leurs actions [12].
Pendant ce temps, le réacteur n’étant plus refroidi, l’eau du circuit primaire a baissé de deux
mètres dans la cuve, et la pression a chuté à 12 bars, alors qu’elle doit être maintenue en
permanence à 70 bars afin d’éviter la formation de vapeur. Des études ultérieures ont
conclu que 7 minutes de plus avant la mise en route des deux générateurs aurait conduit à la
destruction du coeur du réacteur. La fusion aurait eu lieu dans l’heure suivante. A partir de
ce moment, l’explosion du réacteur pouvait survenir à tout instant, à cause de l’hydrogène
produit au niveau du zirconium recouvrant les barreaux de combustibles surchauffés [13].
L’organisme de contrôle nucléaire américain (NRC) estime que 50% des scénarios de fusion
du coeur ont pour origine une coupure de courant dans le réacteur [14].
En France, la tempête de 1999 occasionne le 28 décembre une inondation des parties
basses des tranches 1 et 2, mais aussi 3 et 4 des réacteurs nucléaires de la centrale du
Blayais en Gironde [15]. Des systèmes de sauvegarde qui permettent de rétablir le niveau
d’eau du circuit primaire (Circuit d’injection de sécurité RIS), et d’asperger l’enceinte du
réacteur en cas d’accident, pour faire baisser la température du réacteur, ont été mis hors
service suite à l’inondation. A 8h23 du matin, la moitié des pompes du circuit tertiaire de
refroidissement tombe en panne, ce qui aggrave notablement la situation car ces pompes
permettent directement le refroidissement du réacteur. Seules deux pompes assuraient
encore le refroidissement du réacteur 1, ce qui conduit à déclencher le plan d’urgence
interne. Selon Christophe Quintin, responsable de la division nucléaire à la DRIRE (Direction
régionale de l'industrie, de la recherche et de l'environnement) de Bordeaux, « si le SEC avait
lâché, on se retrouvait dans la configuration de l'exercice fait à Golfech en novembre
dernier, où l'on avait simulé la fusion du coeur de la centrale au bout de dix heures ». Trois
des quatre réacteurs sont arrêtés en catastrophe. Les deux principaux systèmes de secours
étant hors service, on imagine ce qui se serait passé si toutes les pompes assurant le
refroidissement du réacteur étaient tombées en panne…
Même en fonctionnement normal, les centrales nucléaires ont prouvé leur
grande instabilité en frôlant plusieurs fois la catastrophe nucléaire à cause d’un
simple court-circuit ou d’une forte tempête hivernale.
Il faut savoir qu’un réacteur à l’arrêt doit continuer d’être refroidi car la réaction de
fission dans le coeur du réacteur a produit de nombreux isotopes radioactifs qui dégagent
beaucoup de chaleur en se désintégrant. Par exemple, un réacteur de 1300 MW produit
encore 6 MW de puissance résiduelle un mois après son arrêt [16], et plus le temps avance,
plus la décroissance en puissance ralentit. Lars-Olov Höglund, ancien ingénieur qui a
participé à la construction du réacteur 1 de Forsmark, a déclaré dans le journal suédois
Svenska Dagablet que « C’est un pur hasard si la fusion du coeur n’a pas eu lieu » [17].