Quelques clés pour comprendre ce qui se passe actuellement à la centrale de fukushima au japon
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- Alain Dumais
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1 Quelques clés pour comprendre ce qui se passe actuellement à la centrale de fukushima au japon Cédric RAY, IPNL Nathalie MONCOFFRE, IPNL Henri SUREAU, IDE
2 Radioactivité 10 T N / 1024
3 Fission et réaction en chaine U 0n 54 Xe 38Sr 0n 200 MeV 131 Sn 131 Sb Te I(8,02 j) 131m Xe 137 Sn 137 Sb 137 Te 137 I 137 Xe 137 Cs(30ans) 137 Ba 1 pastille UO 2 (1cm de )soit 7 g = 1 tonne de charbon
4 Interaction rayonnement-matière Pénétration des rayonnements Contamination (interne/externe)
5 Equivalent de dose Les effets de la radioactivité varient en fonction du rayonnement et des organes Dose efficace: E (Sv) = D x Q J/kg facteur correctif ou Gray Dose moyenne naturelle reçue en France par un individu: 2,4 msv/ an + 1,5 msv/an La limite réglementaire de dose d exposition est de: 1 msv/an par individu pour le public. 20 msv/an pour les travailleurs du nucléaire, 100 msv/an pour des interventions techniques d urgence 300 msv/an pour une intervention de secours à victimes. A Fukushima, une exposition de 250 msv a été autorisée pour les interventions en cours.
6 Quelques doses dans la vie quotidienne 1 µsv = 0,001 msv
7 Les Réacteurs à Eau Bouillante (REB) T = 285 C P = 70 bars Barres de contrôle (Hf, BC)
8 Barrières de confinement des produits radioactifs Pastilles Crayons Cuve Enceinte de confinement
9 FUKUSHIMA (JAPON)
10 Etat des réacteurs après le tremblement de terre
11 Fukushima Daiichi (Fukushima I) La centrale est équipée 6 REB : Fukushima-Daiichi 1 : 439 MWe, 1970 construite par GE Fukushima-Daiichi 2 : 760 MWe, 1973 construite par GE Fukushima-Daiichi 3 : 760 MWe, 1974 construite par Toshiba Fukushima-Daiichi 4 : 760 MWe, 1978 construite par Hitachi Fukushima-Daiichi 5 : 760 MWe, 1977 construite par Toshiba Fukushima-Daiichi 6 : 1067 MWe, 1979 construite par GE Kashiwazaki: pas d'arrêt automatique Onagawa: 80km, arrêt automatique Epicentre du séisme Fukushima I & II: 160km, arrêt automatique Tokai: 260km, arrêt automatique Intensité macrosismique éstimée à VII/VIII
12 Retour sur les REB Fukushima
13 Confinement des produits radioactifs REACTEUR = Cinq poupées russes emboitées 1. Pastille combustible UO 2 céramique (99%) Intègre si refroidie à moins de 1500 C (fusion) 2. Gaine zircalloy des crayons combustible (1%) Intègre si refroidie à moins de 500 C 3. Cuve acier du réacteur Intègre si refroidie Ou à défaut si ouverture soupape possible 4. Enceinte de confinement primaire béton et acier Intègre si refroidie Ou à défaut si ouverture soupape possible Avec rejets volontaires contrôlés 5. Bâtiment réacteur (confinement secondaire) Pas dimensionné pour une explosion d hydrogène PISCINE de stockage des combustibles usés Ni cuve, ni confinement primaire Protection biologique et confinement par hauteur d eau si refroidie
14 Stratégie d exploitation Même réacteur à l arrêt (plus de réaction de fission) Il faut évacuer la puissance résiduelle pour maintenir le confinement des produits radioactifs maintien en fonctionnement de circuits de refroidissement dédiés des alimentations électriques des sources froides du contrôle-commande des operateurs
15 L ACCIDENT
16 Séisme de magnitude 8,9 Arrêt automatique des réacteurs Perte totale des alimentations électriques externes Démarrage automatique de 12 groupes diesels sur 14 et des circuits de refroidissement dédiés a l arrêt Les tranches ont bien résisté au séisme
17 Tsunami de 16 m de haut 15 min après Inondation et destruction de divers matériels Réacteurs, cuves, enceintes de confinement et piscines intègres dans un premier temps mais Perte totale de toutes les sources électriques Perte totale de toutes les sources froides Perte totale de tous les systèmes de refroidissement Dans un contexte extérieur dramatique Des tranches dimensionnées pour un tsunami de 6 m
18 Avant
19 Après
20 L enchainement de l accident Sans injection d eau ni refroidissement l évaporation de l eau et le dénoyage des cœurs des réacteurs et des piscines est inéluctable Le dénoyage induit échauffement et rupture des gaines Relâchement de pf radioactifs gazeux (iode, césium) Réaction zirconium-eau produisant de l hydrogène Montée en pression de la cuve Décharge des gaz de la cuve dans l enceinte Montée en pression de l enceinte Décharge(s) de l enceinte dans le bâtiment réacteur Explosion(s) du mélange air-hydrogène Destruction partielle du bâtiment réacteur, et divers incendies Rejets radioactifs dans l atmosphère Risques de début de fusion des pastilles et de rejets radioactifs nettement plus importants
21 La gestion de l accident A l intérieur Conditions de travail extrêmes pour les hommes Injection «bricolée» d eau de mer dans les cuves et piscines Aspersion «bricolée» d eau de mer sur les bâtiments Restauration «bricolée» de sources électriques Réacteurs 1, 2 et 3 et piscines 1, 2, 3 et 4 pas encore sauvés A l extérieur Evacuation des populations jusqu'a 20 km Confinement de 20 a 30 km Distribution des pastilles d iode Surveillance de la radioactivité (air, eau, aliments ) Pas de conséquences sanitaires pour la population pour l instant
22
23 L accident n est pas terminé! Il reste A retrouver des sources froides non salées Le sel va détériorer les matériels (électriques, soupapes ) A réalimenter des pompes de systèmes de refroidissement 3 réacteurs et 4 piscines encore partiellement dénoyés Mais les conséquences physiques resteront régionales Et inferieures a celles de Tchernobyl excursion de puissance nucléaire et explosion du réacteur suivi de l incendie de 1500 tonnes de graphite expédiant dans la haute atmosphère une forte proportion de l inventaire des pf et des actinides du cœur Le retour d expérience de cet accident majeur, dû en partie aux faiblesses spécifiques de ces réacteurs, permettra d améliorer la sureté des autres réacteurs
24 A suivre Radioactivité du volcan
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