Centrale nucléaire
Quelques catastrophes nucléaires
 
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Trois petites catastrophes nucléaires;

Three Mile Island (1979)

La centrale de Three Miles Island utilise un système à eau pressurisée qui en théorie est le système le plus sûr. La catastrophe a été causée par une opération d'entretien mal effectuée et par la méconnaissance du système par les opérateurs dans la salle de controle.

Lors du nettoyage d'une partie du réseau secondaire, de l'eau s'est engouffrée dans des canalisations destinées à l'air sous pression, rendant une partie du circuit secondaire (voir centrales nucléaires) inopérant.

Le réa&cteur a été immédiatement mis à l'arrêt au bout de 8 secondes, mais cela ne signifie pas l'arrêt instantané du réacteur. La radioactivité naturelle continue à produire de la chaleur qu'il faut évacuer. Trois pompes de secours se sont immédiatement enchenchées, mais sans effet parce que des vannes étaient fermées pour l'entretien (ces vannes n'auraient jamais dû être fermées pendant que le réacteur était en fonction).

La température à continué à monter dans le cœur du réacteur, enclenchant l'ouverture d'une vanne de sécurité au dessus du pressuriseur. Par cause d'une défaillance, cette vanne restera ouverte, entrainant une forte chute de pression et la libération de la vapeur d'eau dans l'enceinte de confinement. L'eau se mit à bouiller intensément dans le réacteur , faisant monter le niveau de l'eau à cause de la formation de poches de vapeur. Les opérateurs croyaient ainsi qu'il y avait suffisamment d'eau dans le réacteur, alors que cela n'était pas le cas. Les pompes ont été stoppées manuellement, augmentant encore la température du cœur.

Ce n'est que plus tard que l'équipe suivante s'est rendue compte de la situation et a remis l'injection d'eau en route. A ce moment, une partie du réacteur avait déjà fondu et des matières radioactives avaient déjà été libérées dans l'enceinte de confinement, mais celle-ci a tenu bon et les rejets dans l'atmosphère ont été faibles.

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  1. Barres de controle
  2. Enceinte de confinement
  3. Séparateur de vapeur
  4. Vapeur vers la turbine
  5. Eau du condenseur
  6. Graphite (modérateur)
  7. Tiges de carburant
  8. Pompe à eau

Chernobyl (1986)

Ce type de réacteur (RBMK) utilise un modérateur en graphite au lieu de l'eau, ce qui ne permet plus d'utiliser l'effet de modération de l'eau. Les neutrons étant ralentis par le graphite, l'eau ici ne joue plus aucun rôle. L'eau absorbe par contre une partie des neutrons et limite donc la réaction en chaine. Quand le réacteur manque d'eau, cette limitation ne fonctionne plus: ce type de réacteur est intrinsèquement instable.

Quand un point chaud se produit dans le réacteur, la densité de l'eau diminue à cet endroit (dilatation de l'eau avec éventuellement formation de vapeur) et l'absorption de neutrons se réduit, augmentant les réactions en chaine à cet endroit (positive void coeeficient: coéfficient de vide positif).

Le graphite n'absorbe pas les neutrons et permet d'utiliser de l'uranium naturel (non enrichi) moins cher. Ce type de réacteur était donc souvent utilisée par l'URSS alors que tous les autres pays avaient abandonné cette technologie. Le réacteur était également conçu pour une puissance plus élevée que celle d'une centrale nucléaire typique (1.5GW au lieu de 1GW).

Une autre raison de l'utilisation de ce type de réacteur était la faculté de produire du plutonium (pour faire des bombes atomiques) en remplaçant certaines barres de combustible (cela peut même être fait sans que les opérateurs soient au courant).

L'eau (le fluide colporteur) circule dans un réseau indépendant et il est possible de remplacer les barres pendant le fonctionnement normal du réacteur (ce qui n'est pas possible avec les réacteurs plus courants).

Les barres de controle s'enfoncent dans des gaines propres, qui normalement sont remplies d'eau. Le faible jeu fait que les barres mettent 20 secondes à s'enfoncer complètement. Les barres ne sont vraiment actives que quand elles sont conplètement enfoncées dans le réacteur, et de plus le fait de repousser l'eau rend le réacteur plus réactif pendant la phase d'enfoncement.

Les groupes de secours mettent plus d'une minute avant d'atteindre leur puissance nominale de 5.5MW, ce qui était jugé trop long. Cette puissance sert principalement à entrainer les pompes de refroidissement. Des essais avaient été effectués pour utiliser l'énergie cinétique restante de la turbine et de l'alternateur pour alimenter les pompes pendnat la montée en puissance des groupes électrogènes, mais les essais n'étaient pas concluants. Un nouveau test était prévu, et la catastrophe s'est produiten pendant un tel test.

La puissance du réacteur devait être réduite à 700MW pour pouvoir effectuer le test. A cause de la présence de produits issus de la fission nucléaire, la puissance continue à chuter (c'est le phénomène d'empoisonnement du réacteur bien connu). Les opérateurs retirent les barres de controle au dela du niveau de sécirité.

L'enclenchement et l'arrêt de pompes de circulation rendent le réacteur instable. Les alarmes qui sonnet sont ignorées et on continue la préparation pour le test.

Le test consiste en la ferméture de la vanne de vapeur de la turbine. Les groupes électrogènes se mettent automatiquement en route, mais pendant ce temps l'énergie pour les pompes est uniquement fournie par l'alternateur qui ralentit de plus en plus. Le débit d'eau chute, des bulles de vapeur se forment et le réacteur déjà très instable produit brusquement une puissance extrème. Ce pic de puissance entraine automatiquement la chute des barres de controle.

Pendant la chute des barres, un nouveau pic de puissance se produit, déformant le réacteur et empèchant la descente des barres. On a noté une puissance instantanée de 30GW, soit plus de dix fois la puissance maximale du réacteur. L'eau se transforme pratiquement instantanément en vapeur, la dalle de béton au dessus du réacteur est projetée en l'air et retombe, détruisant encore un peu plus les installations. Le carburant est éparpillé autour du réacteur, arrêtant de ce fait la réaction en chaine.

Le graphite continue par contre à bruler, tandis que la radioactivité fait encore monter la température. Le fond du réacteur fond et les matières radioactives en fusion se répandent sous le réacteur. On retrouve des matières radioactives projetées hors du réacteur à une centraine de mètres du batiment.

Fukushima (2011)

La centrale se compose de 6 réacteurs identiques, avec chacun sa propre installation de secours (pompes et groupes électrogènes) en plus de groupes électrogènes qui peuvent être utilisés pour tout le site. Les réacteurs 1, 2 et 3 étaient en fonctionnement, 4 était à l'arrêt (avec les barres de combustible retirées) et les réacteurs 5 et 6 étaient momentanément à l'arrêt pour l'entretien. La centrale est de type BWR (Boiling Water Reactor).

La catastrophe s'est produite à la suite d'un tremblement de terre. Il s'agissait du tremblement de terre le plus important du japon avec une magnitude de 9 et épicentre citué à environ 145km de la centrale. Après la secousse, la centrale a été immédiatement mise à l'arrêt par les barres de controle. Les groupes électrogènes de secours se sont mis en route pour continuer à alimenter les pompes. Tout c'est bien passé pendant les 50 premières minutes et la centrale semblait bien avoir résisté à la secousse. Il y avait des légers dommages à l'installation (indiqués par la présence d'une radioactivité plus importante au réacteur 1). On commence la dépressurisation du réacteur.

Puis un tsunami s'est abattu sur la centrale, une vague de 13m. de haut, alors que les murs étaient prévu pour 10m. Tous les générateurs sont submergés, sauf deux. Des générateurs construits plus tard et placés à un endroit plus élevé n'ont pas pu être utilisés, les commutateurs pour transmettre le courant étant sous eaux.

Des batteries électriques ont pris le relais et ont fourni du courant pendant 24 heures. Après cette période, les pompes se sont arrêtée et la centrale n'avait plus de moyens de refroidissement. La température dans le cœur du réacteur a augmenté jusqu'à plus de mille degrés, causant des déformations au réacteur. L'eau se décompose en oxygène et et hydrogène et il y a plusieurs explosions.

Le premier réacteur a un système de refroidissement autonome qui ne nécessite pas de pompes, mais au moment de la coupure de courant les vannes étaient fermées et il n'était pas possible de les rouvrir.

Les réacteurs 1 à 3 sont totalement détruits, les gaines de combustible ont fondu et percé l'enceinte du réacteur. Le batiment du réacteur 4 est fortement abime par des explosions de gaz. La piscine de désactivation du réacteur 4 contient tout le cœur du réacteur ainsi que des tiges de carburant en attente et doit être refroidie. L'évaporation fait continuellement baisser le niveau de l'eau et on craint que le carburant ne soit dénoyé. Le combustible est déplacé vers une autre piscine. Les réacteurs 5 et 6 n'ont pas trop souffert de la catastrophe.

Les "catastrophes" nucléaires les plus importantes survenues en Belgique sont des fuites au circuit secondaire, des pompes qui n'atteignet plus leur débit nominal, etc. Ce sont tous des incidents mineurs qui ne mettent pas en cause la sécurité de la centrale.

Il est sûr que les catastrophes nucléaires ont causé beaucoup de dégat à l'environnement. Mais on oublie trop facilement les catastrophes dans les usines chimiques qui ont également fait beaucoup de dégat: Seveso en Italie en 1976, Bhopal en Inde en 1984,...)

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