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Bertrand MERCIER - Présentation du 29 avril 2011
Que s’est-il passé à Fukushima Daiichi ?
Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alte rnatives.Direction de l’Energie Nucléaire.
[email protected] @cea.fr
L‘accident deFukushima Daiichi
Remerciements : Diaporama inspiré de planches communiquées par le Dr. Matthias Braun (AREVA)
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1. Description réacteur BWR
2. Déroulement de l’accident
3. Etat actuel des 4 réacteurs
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L‘accident de Fukushima Daiichi 1. Description réacteur BWR
Fukushima Daiichi
� Unit I - GE Mark I BWR (439 MW), En service depuis 1971 (mars)
� Unit II-IV - GE Mark I BWR (760 MW), En service depui s 1974
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L‘accident de Fukushima Daiichi 1. Description réacteur BWR
Génie Civil
Bâtiment en béton armé
étage supérieur : poutres métalliques
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Enceinte
� Dry-Well en forme de poire
� Wet-Well en forme de Tore
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L‘accident de Fukushima Daiichi1. Description réacteur BWR
Etage Supérieur
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L‘accident de Fukushima Daiichi1. Description réacteur BWR
Etage supérieur(Construction métallique)
Bâtiment Réacteur (partie en béton armé)
Coeur
Cuve
Enceinte sèche (Dry well)
Enceinte humide (Wet Well) / Chambre de condensation
Piscine d’entreposage
Circuit vapeur
Retour Eau liquide
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L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
11/3/2011 14:46 - Séisme
� Magnitude 9
� Panne Réseau nord Japon
� Peu de dégâts pour les réacteurs eux-mêmes (localement 0,4g )
Arrêt d’urgence (AU)
� Arrêt instantané des réactions de Fission
� Mais puissance thermique résiduelle issue des Produits de Fission
• Après AU ~6%
• 1 jour après ~1%
• 5 jours après ~0.5%
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L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
Isolation de l’enceinte
Démarrage des groupes électrogènes et des circuits de refroidissement du réacteur à l’arrêt.
Le réacteur est à l’état sûr.
La puissance thermique résiduelle est évacuée
Mer
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L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
11/3 à 15:41 Arrivée du Tsunami
� La centrale est conçue pour résister à un Tsunami de 6.5m hauteur.
� Tsunami réel = 14m !!
� Inondation des groupes électrogènes
� Désamorçage probable des infrastructures d’alimentation en eau de mer
Perte totale des alimentations électriques
� Les batteries sont encore disponibles.
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L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
Le RCCS reste opérationnel :
� La vapeur générée par le réacteur actionne une turbine
� Elle se condense dans le Tore
� La turbine actionne une pompe
� Elle pompe l’eau d’une bâche àeau externe et du tore et l’injecte dans la cuve.
� Mais il faut :• Que les batteries fonctionnent
• Que la température de l’eau du tore soit inférieure à 100°C
L’absence d’évacuation de la chaleur accumulée dans le tore fait que ce système ne peut pas fonctionner indéfiniment…
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Arrêt de la turbine (et de la pompe)• 11/3 sur R1, 13/3 sur R3
(Batteries déchargées )
• 14/3 sur R2(Défaillance Pompe)
La puissance résiduelle continue àproduire de la vapeur dans la cuve : Augmentation de la pression dans la cuve.
Ouverture des soupapes de sécuritéDécharge vapeur dans le tore
Baisse du niveau de l’eau liquide dans la cuve.
L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
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L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
Arrêt de la turbine (et de la pompe)• 11/3 sur R1, 13/3 sur R3
(Batteries déchargées )
• 14/3 sur R2(Défaillance Pompe)
La puissance résiduelle continue àproduire de la vapeur dans la cuve : Augmentation de la pression dans la cuve.
Ouverture des soupapes de sécuritéDécharge vapeur dans le tore
Baisse du niveau de l’eau liquide dans la cuve.
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L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
Arrêt de la turbine (et de la pompe)• 11/3 sur R1, 13/3 sur R3
(Batteries déchargées )
• 14/3 sur R2(Défaillance Pompe)
La puissance résiduelle continue àproduire de la vapeur dans la cuve : Augmentation de la pression dans la cuve.
Ouverture des soupapes de sécuritéDécharge vapeur dans le tore
Baisse du niveau de l’eau liquide dans la cuve.
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L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
Arrêt de la turbine (et de la pompe)• 11/3 sur R1, 13/3 sur R3
(Batteries déchargées )
• 14/3 sur R2(Défaillance Pompe)
La puissance résiduelle continue àproduire de la vapeur dans la cuve : Augmentation de la pression dans la cuve.
Ouverture des soupapes de sécuritéDécharge vapeur dans le tore
Baisse du niveau de l’eau liquide dans la cuve.
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Dénoyage des crayons combustibles
~50% de dénoyage
� Hausse temperature gaine, mais endommagement limité
~2/3 de dénoyage
� Temperature gaine atteint ~900°C
� Ruptures de gaine
� Relâchement des produits de fission
L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
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~3/4 de dénoyage
� Température gaine ~1200°C
� Zirconium réagit avec la vapeur
� Zr + 2H20 ->ZrO2 + 2H2
� Réaction exothermique !
� Production d’hydrogène• Unit 1: 300-600kg• Unit 2/3: 300-1000kg
� L’ hydrogène est chassé dans le tore puis dans l’enceinte sèche
L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
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Il faut réalimenter en eau (passage en mode gavé/ouvert).
Nécessité de baisser la pression dans la cuve par des décharges dans le tore.
La baisse de pression accentue la vaporisation et fait encore baisser le niveau d’eau dans la cuve.
Mais la réalimentation en eau (de mer) enraye ce processus
� R1: 12/3 (27h sans eau)
� R2: 14/3 (7h sans eau)
� R3: 13/3 (7h sans eau)
L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
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Products de fission relâchés
� Xe, Cs, I,…
� Les PF se condensent sous forme d’aérosols
� U/Pu restent dans la cuve
Le relâchement se fait par des valves de la cuve vers le tore
� L’eau du tore retient une partie des aérosols
Le Xenon et les aérosols restants pénètrent dans l’enceinte sèche
L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
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Enceinte
� 3ème barrière
� ~3cm d’acier
� Dimensionnée à 4-5 bar
Dépressurisation de l’enceinte
� R1 le 12/3
� R2 et R3 le 13/3
L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
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Avantage
� Evacuation des calories
� Réduction de la pression à ~4 bar
Inconvénient
� Rejet des gaz rares
� Rejet d’aérosols (Iode, Cs)
� Rejet d’hydrogène
L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
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R1 + R3
� Explosion 500 kg hydrogène
� Environ 60 GJ équivalent à 10 m3 d’essence
� Destruction de l’étage supérieur
L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
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R2
� TEPCO a voulu éviter une troisième explosion hydrogène
� La pression dans l’enceinte serait montée à 8 Bars le 15/3.
� Le tore a probablement étéendommagé.
� L’enceinte peut-être aussi
� Rejets significatifs de PF
� C’est là où les débits de dose semblent avoir été les plus élevés.
L‘accident de Fukushima Daiichi2. Séquence accidentelle
Cheminement possible du trop plein d’eau
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Quid du réacteur N°4 ?
Explosion hydrogène de radiolyse ?
Fissuration liner piscine ? Explosion chimique ?
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� Etage supérieur démoli ou très dégradé.
� Les arrivées d’alimentations éléctriques semblent avoir étérétablies.
� Le coeur des réacteurs R1, R2, R3 a fondu mais les cuves ne semblent pas avoir percé (le corium serait restéen cuve)
� Eau de refroidissement injectée dans la cuve (7m3/h/réacteur).
� Tore maintenu à ~100°C
� Un volume d’eau contaminée est apparu dans le bâtiment des turbines.
� Tepco cherche à récupérer ces eaux contaminées et irradiantes qu’il faudra évacuer et traiter.
L‘accident de Fukushima Daiichi3. Etat actuel des 4 réacteurs ?
En réserve : refroidissement en mode gavé
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