L UTILISATION DE L EAU DANS LES CENTRALES NUCLÉAIRES

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1 L UTILISATION DE L EAU DANS LES CENTRALES NUCLÉAIRES L eau est une ressource essentielle et indispensable au fonctionnement des centrales nucléaires de production d électricité : optimiser sa gestion est donc une préoccupation majeure pour EDF. Que cette eau soit prélevée en mer, dans un cours d eau, ou dans des nappes souterraines, son utilisation est strictement réglementée et contrôlée par les pouvoirs publics. mars 2013 NOTE D INFORMATION

2 LES DIFFÉRENTES UTILISATIONS DE L EAU DANS UNE CENTRALE NUCLÉAIRE, L EAU EST NÉCESSAIRE POUR : refroidir les installations, constituer des réserves pour réaliser des appoints ou disposer de stockage de sécurité, alimenter les circuits de lutte contre les incendies, alimenter les installations sanitaires et les équipements de restauration des salariés. Une centrale nucléaire utilise trois circuits d eau indépendants : le circuit primaire pour extraire la chaleur : c est un circuit fermé parcouru par de l eau sous pression (155 bars) et à une température de 300 C. L eau passe dans la cuve du réacteur, capte la chaleur produite par la réaction de fission du combustible nucléaire et transporte cette énergie thermique vers le circuit secondaire au travers des générateurs de vapeur. le circuit secondaire pour produire la vapeur : au contact des milliers de tubes en «U» des générateurs de vapeur, l eau du circuit primaire transmet sa chaleur à l eau circulant dans le circuit secondaire, lui-aussi fermé. L eau de ce circuit est ainsi transformée en vapeur qui fait tourner la turbine. Celle-ci entraîne l alternateur qui produit l électricité. Après son passage dans la turbine, la vapeur repasse à l état liquide dans le condenseur ; cette eau est ensuite renvoyée vers les générateurs de vapeur pour un nouveau cycle. un troisième circuit, appelé «circuit de refroidissement» : pour condenser la vapeur et évacuer la chaleur, le circuit de refroidissement comprend un condenseur, appareil composé de milliers de tubes dans lesquels circule de l eau froide prélevée dans la rivière ou la mer. Au contact de ces tubes, la vapeur se condense. Ce circuit de refroidissement est différent selon la situation géographique de la centrale : - en bord de mer ou d un fleuve à grand débit, les centrales nucléaires fonctionnent avec un circuit de refroidissement totalement ouvert. De l eau (environ 50 m 3 par seconde) est prélevée pour assurer le refroidissement des équipements via le condenseur. Une fois l opération de refroidissement effectuée, l eau qui n est jamais entrée en contact avec la radioactivité, est intégralement restituée dans la mer ou le fleuve, à une température légèrement plus élevée. 2

3 - sur les fleuves ou les rivières dont le débit est plus faible, les centrales fonctionnent avec un circuit en partie fermé. Le refroidissement de l eau chaude issue du condenseur se fait par échange avec de l air froid dans une grande tour réfrigérante atmosphérique appelée «aéroréfrigérant». Une infime partie de l eau est vaporisée sous forme d un panache visible, quand la centrale fonctionne, au sommet de la tour. Le reste de l eau refroidie retourne dans le condenseur. Avec ce système, le prélèvement en eau est beaucoup moins important, seulement 2 m 3 par seconde. CONTINUER À REFROIDIR, MÊME À L ARRÊT Lorsque le réacteur nucléaire est à l arrêt, le circuit secondaire, qui n entraîne plus la turbine, n a plus besoin d être refroidi. Mais le combustible situé dans la cuve du réacteur continue cependant de dégager de la chaleur appelée «chaleur résiduelle». Le réacteur doit donc toujours être refroidi. POUR EN SAVOIR PLUS SUR LE FONCTIONNEMENT D'UNE CENTRALE NUCLÉAIRE, TÉLÉCHARGEZ LA NOTE D'INFORMATION «LA PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ D'ORIGINE NUCLÉAIRE» SUR edf.com Pour refroidir le combustible, de l eau est prélevée dans le fleuve ou la mer. Elle est envoyée, après avoir été filtrée, dans un échangeur thermique pour refroidir, via le circuit primaire, le réacteur nucléaire. Lorsque le réacteur est à l arrêt, les quantités d eau prélevées sont beaucoup moins importantes que lorsqu il fonctionne. Elles sont ainsi divisées par 3 à 4 pour les réacteurs nucléaires fonctionnant avec une tour aéroréfrigérante et par 70 à 100 pour ceux fonctionnant sans tour aéroréfrigérante. Le saviez-vous? En moyenne annuelle, le volume d eau nécessaire au fonctionnement du circuit de refroidissement d une centrale va de 50 millions de mètres cubes (si le refroidissement est assuré par un aéroréfrigérant) à 1 milliard de mètres cubes (si l eau est rejetée directement dans le milieu naturel) soit respectivement un besoin de 6 à 160 litres d eau prélevés pour produire 1 kwh. Que les centrales soient en fonctionnement ou à l arrêt, 98% de cette eau prélevée est restituée à sa source. 3

4 COMMENT ÇA MARCHE? 4

5 REFROIDIR LE RÉACTEUR EN TOUTES CIRCONSTANCES, UNE CONDITION ESSENTIELLE POUR ASSURER LA SÛRETÉ Lors de la conception des centrales, des systèmes redondants et indépendants les uns des autres ont été mis en place. Les dispositifs sont étudiés pour, qu en toutes circonstances, en cas de défaillances matérielles, l un des systèmes soit toujours en capacité de prendre le relais et de refroidir les installations. La sûreté nucléaire est ainsi garantie. Ces dispositifs permettent de prévenir une difficulté à venir (par exemple, la formation de la glace autour d une prise d eau) ou d apporter une solution rapide si l événement survient de façon soudaine (par exemple, une arrivée massive de déchets végétaux ou de vase qui colmate la prise d eau). Il s agit alors de nettoyer, enlever la vase ou le sable par des actions de dragage, mais aussi de réaliser un contrôle et une maintenance continue des filtres qui protègent la prise d eau. DE L EAU DÉMINÉRALISÉE POUR LES CIRCUITS PRIMAIRES ET SECONDAIRES Les circuits primaire et secondaire des réacteurs utilisent, en cas d appoint, de l eau douce préalablement traitée et déminéralisée. Dans le circuit primaire, du bore, élément chimique qui absorbe les neutrons et modère la réaction nucléaire, est ajouté à l eau qui circule en permanence. L eau déminéralisée est utilisée pour protéger l intérieur des circuits des risques de corrosion et de réactions chimiques qui pourraient les endommager ou limiter leurs performances. Même s il s agit de circuits fermés, des appoints ainsi que des vidanges sont indispensables pour assurer un bon fonctionnement. Toutes les centrales utilisent de l eau douce prélevée dans des cours d eau situés à proximité ou dans des nappes souterraines. Cette eau est traitée sur place dans des stations de déminéralisation. Ainsi, environ m 3 d eau douce sontdéminéralisés tous les ans pour chacun des réacteurs. Depuis plusieurs années, des actions sont menées, sur l ensemble des sites, pour réduire au maximum le prélèvement d eau douce et économiser cette ressource naturelle (lire en page 12 le témoignage de Jean-Marie Lavigne, chef du laboratoire chimie/environnement à la centrale nucléaire de Saint- Laurent-des-Eaux). 5

6 DE L EAU EN «STOCK» Si, malgré les diverses mesures mises en place, le débit d eau devenait insuffisant pour assurer un bon refroidissement, la mise à l arrêt de la centrale permettrait de réduire considérablement les besoins en eau. Dans ce cas, l eau disponible peut alors être entièrement utilisée pour refroidir les systèmes importants pour la sûreté. Dans l éventualité d un événement provoquant la perte totale du refroidissement des systèmes importants pour la sûreté d un réacteur, des moyens complémentaires sont mis en place, comme le stockage d eau dans un grand réservoir situé à l extérieur, à proximité du bâtiment réacteur. Cette eau, disponible en permanence, serait aussitôt utilisée. DES MESURES COMPLÉMENTAIRES MISES EN PLACE À LA SUITE DE L'ACCIDENT DE FUKUSHIMA-DAIICHI (JAPON) Au lendemain de la catastrophe survenue sur le site de Fukushima-Daiichi au Japon, EDF a proposé, en lien avec l'asn, des améliorations techniques mais également en matière de gestion des crises afin d'assurer une toujours plus grande sûreté de ses installations. Edf a ainsi décidé de renforcer les équipements permettant de garantir l'appoint en eau et en électricité pour chaque réacteur et, leur protection contre les agressions, au-delà du dimensionnement actuel. D'ici 2015, des moyens mobiles complémentaires et temporaires -groupes électrogènes et de pompes mobiles supplémentaires- seront mis en place sur chaque centrale. EDF a également décidé la mise en place d'une Force d'action rapide du nucléaire -la Farn- capable d'intervenir en 24h, en cas de situation d'urgence, sur n'importe quel site en France pour lui apporter des renforts humains et des moyens de secours matériels. Afin d'être en capacité d'intervenir dans les plus brefs délais, quatre bases régionales seront créées sur les sites de Civaux, Dampierre, Paluel et Bugey. La force d'action rapide nucléaire disposera de moyens matériels spécifiques lui permettant de faire face aux situations d'urgence : - des moyens d'alimentation en électricité, en eau et en air comprimé, - des moyens logistiques nécessaires pour la mise en œuvre rapide de moyens d'alimentation, sur un site dont les infrastructures et l'environnement sont dégradés, comme par exemple des hélicoptères ou des moyens de transport et de levage tout-terrain, - des moyens de protection individuelle et de communication pour faciliter l'intervention des personnels. Fin 2012, la première base régionale de la Farn a été installée sur le site de Civaux et l'objectif est, que d'ici fin 2014, les quatre bases qui composeront la Farn soient opérationnelles. LUTTE CONTRE L INCENDIE, RESTAURATION, SANITAIRES, DES BESOINS EN EAU QUOTIDIENS Les besoins en eau d une centrale nucléaire servent majoritairement à assurer son refroidissement et, donc, à produire de l électricité. Cependant, comme tous les sites industriels, une centrale nucléaire a besoin d eau pour : faire face, si besoin, à un incendie L ensemble des centrales nucléaires d EDF sont équipées d un important réseau d eau sous pression permettant aux équipes des services de conduite et de la protection des sites d EDF d intervenir dès la détection d un incendie jusqu à l arrivée des secours externes, et ainsi en limiter sa propagation. Ces réseaux sont régulièrement testés afin de s assurer de leur fonctionnement et de leur efficacité. se laver, boire et se restaurer Selon leur importance (de 2 à 6 réacteurs), les centrales nucléaires d EDF accueillent de 600 à 2000 salariés permanents (EDF et entreprises extérieures) auxquels s ajoutent, lors d un arrêt d un réacteur pour maintenance, près de 1000 personnes supplémentaires. Les besoins en eau potable sont alors très importants, tant pour les sanitaires que pour la restauration. Les centrales d EDF sont reliées aux réseaux d eau potable des communes sur lesquelles elles sont implantées. 6

7 LA RESSOURCE EN EAU : SURVEILLÉE EN PERMANENCE ET DE MANIÈRE RAPPROCHÉE L EAU NE DOIT JAMAIS MANQUER Pour s assurer en permanence que toutes les conditions sont réunies pour produire de l électricité en toute sécurité pour les personnes, les installations et l environnement, EDF met en oeuvre une politique de prévention des risques qui a débuté dès la conception des centrales. L ensemble des installations et des matériels est conçu pour faire face aux conséquences de situations météorologiques telles que les crues, les sécheresses, les canicules et les grands froids. Par ailleurs, tous les 10 ans, des travaux sont entrepris dans les installations et des modifications sont réalisées sur les matériels afin d augmenter le niveau de sûreté et renforcer les lignes de défense des réacteurs. Ces travaux prennent en compte les dernières avancées technologiques, le retour d expérience des événements importants dans le monde et l évolution de la nature des risques externes liés, par exemple, aux changements climatiques. Il s agit de faire face à des états de sécheresse et de canicule qui menaceraient la ressource en eau, ou de grands froids et de crues qui pourraient provoquer des difficultés dans le prélèvement d eau dans les rivières, les fleuves ou même la mer. EDF a ainsi développé, depuis de longues années, un dispositif de surveillance permanente des phénomènes météorologiques et de leur incidence sur les sources de prélèvement d eau (nappes souterraines, fleuves, rivières, mer). OBSERVER, PRÉVOIR ET AGIR Depuis 20 ans, les progrès technologiques ont permis de faire évoluer les modèles de calcul ou encore de suivre l évolution des phénomènes météorologiques. Les données sont recueillies au moyen de capteurs, qui mesurent le niveau d eau et la pression, ou encore de radars qui détectent les gouttes de pluie. Les équipes de prévisionnistes s appuient aussi sur des partenaires extérieurs, comme Météo France qui fournit des images satellites et radars, régulièrement actualisées, ainsi que des logiciels de visualisation des variables prévues. L analyse en continu des données permet de prévoir et de surveiller les phénomènes hydrométéorologiques à risque. Ces derniers pouvant se produire à tout moment, les équipes en charge de la surveillance et de la prévision assurent une surveillance 7 jours sur 7, 24 heures sur 24. 7

8 EN CAS DE CRUE : ÉVITER L INONDATION DES INSTALLATIONS POUR TOUJOURS ASSURER LEUR REFROIDISSEMENT Pour pouvoir fonctionner, les centrales nucléaires ont besoin d importantes ressources en eau. Elles ont donc été construites en bord de mer ou de rivière, là où la ressource en eau est abondante. Le risque lié aux inondations est intégré dès la conception des installations. Les centrales nucléaires d EDF sont ainsi dimensionnées sur la base d hypothèses climatiques datant de leur construction : crues et tempêtes millénales, effacement de barrage en amont, etc. Des plateformes de plusieurs mètres au dessus du niveau de la mer ou du fleuve sont prévues pour que les centrales nucléaires ne soient pas inondées. Lors des réévaluations décennales ou suite à des événements particuliers, les hypothèses sont de nouveau étudiées sur la base des prévisions à long terme produites par Météo France pour tenir compte des évolutions du climat et adapter si besoin le dimensionnement prévu à la conception. EDF a également mis en place des moyens techniques pour anticiper les phénomènes d inondation. L ouvrage doit, quoi qu il arrive, conserver toute son intégrité et demeurer dans un état sûr face à une crue. Au quotidien, la surveillance exercée par les équipes d EDF à partir des réseaux de mesure et les données recueillies permettent d anticiper les risques d inondation, puis d'observer leur évolution. Et, en cas d alerte, elles permettent de mettre en œuvre les procédures d exploitation nécessaires, avant que l événement ne survienne. Ainsi, la centrale peut être arrêtée de manière préventive, l'appoint en eau et en fioul réalisé, les pleins en eau et en fuel faits, les matériels vérifiés et les équipes mobilisées pour être prêtes à intervenir si besoin. 8

9 EN CAS DE SÉCHERESSE ET DE CANICULE : S ASSURER D AVOIR TOUJOURS ASSEZ D EAU Les hausses importantes de températures entraînent aussitôt une augmentation de la demande en électricité, le temps de l épisode de chaleur. Ce besoin en électricité est due à l utilisation accrue des systèmes de climatisation, de ventilation ou de réfrigération. Or l été est aussi la période où la production électrique est moins importante en raison des arrêts effectués sur les centrales nucléaires pour la maintenance des équipements et le rechargement en combustible. En effet, ces arrêts sont programmés durant les périodes de l année où la demande d électricité est la moins forte. EDF veille, lors de telles périodes, à prendre les mesures nécessaires à la continuité de fourniture d électricité, et renforce également la surveillance de la ressource en eau pour s assurer de disposer en permanence d une quantité d eau suffisante pour produire de l'électricité tout en créant le moins d impact possible sur l environnement et l écosystème. En effet, quand les centrales produisent, l eau prélevée est utilisée pour leur refroidissement et, ensuite, restituée au fleuve ou à la rivière à une température légèrement supérieure. Il existe des limites réglementaires à ne pas dépasser pour ne pas favoriser un réchauffement trop important des eaux des fleuves ou des rivières. Si ces conditions n étaient pas respectées, la production serait diminuée ou tout simplement suspendue. Les centrales nucléaires situées en bord de mer peuvent, quant à elles, fonctionner sans limite en été puisque leur source de refroidissement est abondante et peu soumise aux variations de température. Depuis la canicule de 2003, EDF a renforcé la surveillance de la ressource en eau. Dès la fin de l hiver, un dispositif de veille et d alerte est mise en place et permet de gérer de façon prudente et anticipée les ressources des barrages hydrauliques. 9

10 LA GESTION DES EFFLUENTS ET LE RESPECT DE LA RÉGLEMENTATION L exploitation des centrales nucléaires entraîne, comme la plupart des activités industrielles, une production d eaux usées, appelés également «effluents liquides». Ils peuvent contenir des résidus radioactifs ou chimiques : - les effluents radioactifs liquides proviennent du circuit primaire et des circuits annexes nucléaires et peuvent contenir du tritium, du carbone 14, des iodes ou d autres produits de fission ou d activation, - les effluents chimiques non radioactifs sont issus des produits utilisés pour protéger les matériels contre la corrosion ou traiter l eau contre le tartre, la corrosion ou le développement des micro-organismes. Ces effluents peuvent également contenir de faibles résidus métalliques de zinc et de cuivre, résultats de l usure normale des matériaux lors de la circulation de l eau. Dès le démarrage de ses centrales, et en allant au-delà des exigences réglementaires françaises, EDF collecte, trie et traite ces effluents pour limiter au maximum leur teneur en radioactivité et leur impact. Les progrès réalisés ont permis, entre 1999 et 2011 de diviser par quatre les rejets radioactifs liquides, hors tritium et carbone 14. Dans tous les cas, quelle que soit leur nature, les rejets dans l environnement de ces effluents font l objet d une surveillance permanente par les équipes des centrales, sous le contrôle de l Autorité de sûreté nucléaire (ASN). POUR EN SAVOIR PLUS SUR LA SURVEILLANCE DE L ENVIRONNEMENT, TÉLÉCHARGEZ LA NOTE D INFORMATION «EDF ET LA SURVEILLANCE DE L ENVIRONNEMENT AUTOUR DES CENTRALES NUCLÉAIRES» SUR edf.com ZOOM : EDF et le réseau national de mesure de la radioactivité dans l environnement. Le réseau national de mesure de la radioactivité dans l environnement, mis en place par l Autorité de sûreté nucléaire (ASN), met à la disposition du public, via son site internet l ensemble des mesures de la radioactivité réalisées, en France, dans l environnement. Depuis le 1 er février 2010, EDF adresse, tous les mois, les résultats de la surveillance de l environnement réalisée par ses laboratoires environnement, tous agréés par l ASN, autour des centrales nucléaires. L ensemble des autres acteurs du nucléaire tels que le CEA, l Andra, ou la Marine nationale en font de même. 10

11 UNE RÉGLEMENTATION TRÈS STRICTE EDF respecte toutes les contraintes imposées par la réglementation sur les volumes, la température et la qualité des prélèvements d eau et des rejets. Dans le domaine de l eau, il existe en France plus d une centaine de textes réglementant les activités des entreprises ou des particuliers. A l origine, chaque centrale nucléaire a fait l objet d un décret d autorisation de création (DAC) et d un certain nombre d autorisations réglementaires destinées à protéger l environnement. Chaque centrale nucléaire dispose d un arrêté de rejets et de prélèvements d eau qui lui est propre. Ces autorisations définissent, en fonction des caractéristiques de chaque centrale et de son environnement, les conditions de prélèvements de l eau, les limites de rejets en effluents radioactifs, chimiques et thermiques. Elles imposent à l exploitant de réaliser une surveillance régulière de l environnement, d en rendre compte aux pouvoirs publics et d en informer largement le public. RETROUVEZ L ENSEMBLE DES RÉSULTATS DE LA SURVEILLANCE DE L ENVIRONNEMENT RÉALISÉE PAR EDF SUR LE SITE INTERNET EDF.COM 11

12 TÉMOIGNAGE «NOUS RESTONS À LA RECHERCHE PERPÉTUELLE D AMÉLIORATIONS ENVIRONNEMENTALES» Jean-Marie Lavigne, chef du laboratoire chimie/environnement à la centrale nucléaire de Saint-Laurent-des-eaux «Ici, à Saint-Laurent, nous captons l eau de la Loire et nous essayons de lutter au quotidien contre le gaspillage de l eau. Nous mettons en place un certain nombre de mesures pour réduire notre consommation. Il y a des moyens simples. Par exemple, l optimisation du fonctionnement de la station de déminéralisation nous a permis d économiser jusqu à m 3 d eau brute pompée sur une année. Autre exemple, plus modeste mais non négligeable, la diminution des dysfonctionnements sur un circuit d appoint nous a permis d économiser environ m 3 d eau déminéralisée entre 2010 et D autres dispositions sont davantage des projets au long cours. Nous cherchons notamment à améliorer la gestion des eaux qui contiennent des produits chimiques afin de limiter les rejets dans la Loire, bien que ceux-ci restent inférieurs aux autorisations décrites dans notre arrêté de rejet. D ailleurs, nous restons particulièrement attentifs à nos rejets. En 2006, une modification des circuits de traitement des effluents nous a permis de diviser par 7 nos rejets en acide borique. Ces différentes mesures, un travail important, ont permis non seulement d économiser l eau mais aussi de limiter l impact de la centrale sur l environnement. Pour cela, nous restons à la recherche perpétuelle d améliorations environnementales. Et tous les services de la centrale travaillent de concert en ce sens : les mécaniciens ou la maintenance sont en mesure d intervenir pour résoudre d éventuels pannes ou dysfonctionnements.» 12

13 Cap Ampère 1, place Pleyel Saint-Denis cedex L UTILISATION DE L EAU DANS LES CENTRALES NUCLÉAIRES Conception réalisation : Lionel Tran l Images : médiathèque EDF l Publication : EDF Direction Production Ingénierie - Direction de la communication l Le groupe EDF est certifié ISO Siège social avenue de Wagram Paris EDF SA au capital de euros RCC Paris