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De l’art d’arrêter un réacteur nucléaire

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Gaëtan Girardin, chercheur en génie nucléaire, nous donne les clés pour mieux comprendre la sécurité des réacteurs. En point de mire, la catastrophe de Fukushima, mais aussi le récent incident mineur de Mühleberg (Suisse).

Le 8 février à 13h45, le réacteur de la centrale nucléaire de Mühleberg s’est arrêté automatiquement, suite à la détection d’une anomalie. Sans être fréquents, de tels événements ne sont pas exceptionnels.

Gaëtan Girardin, chercheur en génie nucléaire et responsable du réacteur Crocus à l’EPFL, participe le 22 février prochain à Sciences! On tourne, un cycle de conférence grand public, sur le thème “Un an après: Fukushima a-t-il vraiment changé la donne?”. Il nous fournit quelques éléments techniques pour mieux comprendre le fonctionnement des centrales nucléaires et, plus particulièrement, la procédure d’arrêt qui avait fait défaut au Japon.

Après Fukushima, la population a réalisé qu’on ne désactivait pas un réacteur nucléaire comme on éteint la lumière. Les choses sont un peu plus complexes.

Gaëtan Girardin : c’est exact. Il s’agit avant tout d’arrêter une réaction en chaîne. Un réacteur nucléaire, c’est une cuve remplie de barres métalliques contenant de l’uranium, du diamètre d’un stylo, plus ou moins. Il s’agit du combustible nucléaire proprement dit. En se désintégrant, un noyau d’uranium relâche des neutrons, qui vont collisionner ses voisins, et ainsi de suite… La chaleur produite par ces réactions de fission va servir à produire de la vapeur, laquelle va faire tourner une turbine électrique. Ce point est commun à toutes les centrales. Pour arrêter le réacteur, c’est-à-dire pour stopper la réaction en chaîne, il faut agir sur la production des neutrons, ou les capturer.

Concrètement, comment procède-t-on pour neutraliser de si petits objets?

Entre les crayons de combustible, ou parfois à la place de certains d’entre eux, on introduit des barres dites «de contrôle». A Mühleberg, par exemple, il s’agit de matériaux sous forme de céramique, à l’intérieur d’une gaîne métallique, qui ont comme propriété d’absorber les neutrons. Dans d’autres réacteurs, le système peut varier. Mais quelle que soit la technologie, le principe reste le même.

A Fukushima, la réaction avait pourtant été correctement arrêtée…

C’est que cela ne suffit pas. On sait qu’une fois la réaction en chaîne arrêtée, un réacteur produit encore environ 7% de son énergie de fonctionnement, sous forme de chaleur. Cela peut paraître anodin, mais si vous considérez la puissance d’une installation nucléaire, et le fait que le tout soit confiné dans un espace très restreint, il y a de quoi endommager sérieusement les matériaux. Il faut bien comprendre une chose: la chaleur ne s’évacue pas par magie. De la même manière, lorsque vous éteignez une plaque électrique, sa température ne descend pas instantanément à 20 degrés. On utilise donc un circuit d’eau pour refroidir le réacteur, notamment après son arrêt. Si cette opération n’est pas correctement effectuée, il y a un risque que les matériaux fondent: d’abord les barres de combustible, puis la cuve et, enfin, l’enceinte de confinement en béton. A Fukushima, c’est précisément ce qui s’est passé. Suite au séisme, les réacteurs se sont arrêtés correctement, mais le tsunami a noyé les installations de refroidissement et provoqué ensuite une fusion du cœur.

A Mühleberg, c’est un simple contrôle de routine qui aurait provoqué l’arrêt du réacteur.

Visiblement, les techniciens en poste ont procédé à un relevé d’eau au mauvais endroit, par rapport à ce qui avait été initialement prévu. Je ne connais pas les détails de cet incident. Peut-être cela a-t-il provoqué une légère variation du débit ou de la pression dans une partie du circuit d’alimentation en eau de refroidissement. Peu importe les raisons, puisque cela a été détecté par le système de surveillance, et que le réacteur s’est automatiquement mis en arrêt. Il s’agit d’une procédure normale en pareille circonstance.

Dans quelles circonstances les systèmes sont-ils programmés pour provoquer l’extinction?

Le réacteur est équipé de nombreux systèmes de sécurité, qui surveillent les parties vitales de la machine. Il y a des points sensibles, comme par exemple la température du combustible ou le débit d’eau dans le circuit de refroidissement. La moindre anomalie, même mineure, va être détectée et analysée par les systèmes de sécurité, et provoquer un arrêt automatique du réacteur. C’est absolument essentiel.

Ce n’est pas la première fois qu’un réacteur est arrêté automatiquement. Le phénomène est même assez fréquent.

Il ne faut pas exagérer non plus. Le dernier arrêt à Mühleberg date de 2007, cela n’arrive donc pas tous les jours. En 2011, aucun de nos cinq réacteurs n’a connu d’interruption d’exploitation par le système automatique. Ce qui me frappe, c’est précisément que ces arrêts soient perçus comme un problème. A mon sens, il est plutôt rassurant que nos centrales soient faites en sorte que le réacteur s’arrête de lui-même à la moindre anomalie. Cela montre qu’on ne transige pas avec la sécurité


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    34 Commentaires sur "De l’art d’arrêter un réacteur nucléaire"

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    einstein30
    Invité

    Bravo pour votre article ,au moins ,c’est clair ,net et precis ; il n’y a pas de doute sur ce sujet ; malheureusement je crains que les antinuk et les verts ne trouvent a redire ; ils y a beaucoup de chose qu’ils ne comprennent pas ou alors ils sont depourvus de connaissances elementaires dans ce domaine ;

    Tech
    Invité

    cela démontre seulement une chose, il n’y pas que le soleil ou le vent qui peuvent s’arréter brutalement! quand c’est du nuk comme vous dites, la puissance à REtrouver instantanément est énorme, les groupes de secours, ne sont pas fait pour ça et bien sur ne suffisent pas. et arrétez de vous croire supérieure et de quasi insultez ceux qui ne penset pas comme vous (les pôvres (notez l’accent!)), parceque vous avez été un peu instruite (brainwashed) sur (par) le nucléaire

    Bachoubouzouc
    Invité
    « cela démontre seulement une chose, il n’y pas que le soleil ou le vent qui peuvent s’arréter brutalement! » Oui, évidemment, mais le problème n’est pas le même et vous le savez fort bien. Jusqu’ici on a toujours réussi à fournir de l’électricité aux clients malgré les arrêts automatiques (des centrales nucléaires comme thermiques comme hydrauliques). « quand c’est du nuk comme vous dites, la puissance à REtrouver instantanément est énorme, les groupes de secours, ne sont pas fait pour ça et bien sur ne suffisent pas. » Comme d’habitude, vous avez balancé cette accusation au hasard, sans avoir ne serait-ce que la… Lire plus »
    Bachoubouzouc
    Invité

    « et arrétez de vous croire supérieure et de quasi insultez ceux qui ne penset pas comme vous (les pôvres (notez l’accent!)), parceque vous avez été un peu instruite (brainwashed) sur (par) le nucléaire » C’est toujours amusant de voir les antinuc parler de pédence (eux qui sont contre une technologie sans même la connaitre) et de lavage de cerveaux (eux qui ressassent sans cesse mythes et contrevérités).

    sand
    Invité
    Au royaume des aveugles les borgnes sont rois ! Cet article de Gaetan a le mérite d’écrire noir sur blanc ce qu’on (le gros public ignare et idiot) a réalisé suite a Fukushima : l’arret de la réaction en chaine garantie par les systemes automatiques ne fait que repousser le probleme , et suppose que le refroidissement fonctionne ensuite. Et le confinement n’est pas efficace parce qu’effectivement il faut évacuer la chaleur et les gaz qq part.. Fukushima a été tres pédagogique pour comprendre que les pro-nuke décideur nous avaient floués sur la soit disante sécurité « passive » de leur cocotte… Lire plus »
    chelya
    Invité

    Oui, évidemment, mais le problème n’est pas le même et vous le savez fort bien. Jusqu’ici on a toujours réussi à fournir de l’électricité aux clients malgré les arrêts automatiques (des centrales nucléaires comme thermiques comme hydrauliques). C’est exactement la même chose… Toutes les productions d’énergie sont intermittentes par nature parce que la machinerie ça se casse sans prévenir… c’est pour ça qu’on a inventé le réseau électrique et c’est pour ça que les pays européens ont toujours réussi à intégrer la variabilité du vent : ce n’est pas différent de la variabilité de tous les autres paramètres du réseau…

    Tech
    Invité
    vous ne doutez de rien ! oui je sais que le problème n’est pas le même et c’est ce que je dis. remplacer 1 gigawatt au débotté ou remplacer 1 mega ou 9K ce n’est pas le même problème. Non, je ne fais pas confiance au hasard, comme vous semblez l’insinuer,j’ai vu les groupes installés dans les centrales, et je sais de quoi je parle. j’aime votre précision scientifique: « de temps en temps  » cela me remémore un certain » refroidissement du fût du canon » (histoire datée il est vrai ;o) j’apprécie votre: « plus souvent dans les centrales nucléaires  » et… Lire plus »
    Tom-ipp
    Invité
    En quoi cet article, informatif, de vulgarisation, est l’occasion de s’insulter entre pro et anti nucléaire ? @einstein30, 1er commentaire, direct vous sous-entendez que les anti n’y comprennent rien. Ca veut dire quoi? C’est un commentaire du texte, ça? @la rédaction d’enerzine : Autant vos articles sont souvent intéressants, avec parfois une prise de position dans un sens ou dans l’autre, autant je ne comprends pas que chacun donne lieu à des joutes idéologiques et surtout souvent sans arguments. Que les commentateurs proposent des réflexions, enerzine pourrait être un bon espace pour échanger, essayer de convaincre les uns les autres,… Lire plus »
    Rioma
    Invité
    Vous plaisantez ou quoi?? Regardez plutot les antinuks dans les débats sur ce site.Et vous verrez qu’il n’y a pas pires agresseurs,prétentieux,présomptueux,radoteurs ,phobiques et gens de mauvaise foi qu’eux mêmes.Einstein30 est ultra modérée à coté des antinuks. D’ailleurs vous n’êtes pas objectif et l’on voit trés bien que vous êtes un antinuk typique par vos manières de procéder.Vous êtes en effet incapable de reconnaitre la terrible mauvaise foi des antinuks car vous êtes l’un des leurs et ça se ressent immédiatement .La lecture de votre post le prouve.Vous vous en prenez à einstein30 sans regarder le comportement scandaleux des antinuks… Lire plus »
    Bachoubouzouc
    Invité

    « j’ai vu les groupes installés dans les centrales, et je sais de quoi je parle. » Et qu’est ce que vous leur reprochez à ces groupes ? « remplacer 1 gigawatt au débotté ou remplacer 1 mega ou 9K ce n’est pas le même problème. » Et on y arrive très bien ! 1 GW d’un réacteur de temps en temps, ça passe, le reste des moyens de production du pays prennent le relais. 17GW d’éoliens qui s’arrêtent en même temps, ça passe pas, et c’est ça le problème.

    enerZ
    Invité

    Tout d’abord, calmez vous. Le mode invité ne vous permet pas d’être reconnu par la communauté d’enerzine. Aussi, pour plus de crédibilité, merci de vous enregistrer en tant que membres. Cela évitera toutes invectives …. et malentendus Le modérateur

    Bachoubouzouc
    Invité

    « et je l’ai déjà dit dans d’autre posts, ce n’est pas parecque c’est « difficile » que c’est infaisable. » Nous n’avons jamais dit le contraire : ce n’est pas infaisable. Mais c’est difficile, et cher. « je répète, il y a actuellement dans un smartphone une puissance de calcul supérieure, à celle installée dans les centrales nuk à leur création ! (avant que vous tentiez de me discréditer comme ignorant des faits, j’ ai bien connu les concepteurs des cartes électroniques de contrôle.) » Pourquoi pensiez vous que j’allais vous contredire, alors que c’est la vérité ?

    einstein30
    Invité

    en fait beaucoup de personnes font l’amalgame entre differents accidents nucleaires ; tout d’abord ,le type de reacteur ( rep ,vver ,ungg ,candu..ect) chaque type de reacteur est conçu differemment ; en France nous n’avons plus que du « rep » ; chaque reacteur est equipe de plusieurs systemes de refrigeration an cas « d AU  » (arret d’urgence) ,de plus ce materiel est redondant avec EP (essai periodique) ; je suis intervenu dans une centrale russe et je peux vous affirmer que c’est le jour et la nuit entre les reacteurs francais et les autres

    Zenattitude
    Invité

    Fukushima a confirmer au anti nucléaire le danger de cette technologie ….. Pour les pro ….Ils ont enfin compris qu’un incident pouvait dégénérer …malgré les systemes en place .. Et c’est la l’important …maintenant il est question d’une seconde sous d’eau indépendante avec un systeme indépendant pour assurer le refroidissement ….. Les 3 accidents nucléaire ont sacrément fait évoluer les mentalités et surtout Fukushima , de technologie pas si éloignée des notres avec l’enceinte béton . … N’arrivons nous pas a une probabilité d’accident acceptable par rapport a tous les autres maux de notre pays/civilisation/planete …???

    Zenattitude
    Invité

    sorry ..c’est pourtant pas con la science ..

    Dan1
    Invité
    Revenons à l’art d’arrêter un réacteur. Voici une synthèse du problème : Pour nos REP 1 300 MW électriques, il y a 3 900 MW thermiques. En cas d’arrêt automatique on se retrouve avec 270 MW à évacuer 1 seconde après l’arrêt. 1 heure après, il reste 58 MW. La puissance résiduelle est donc 67 fois moindre que la puissance nominale. Le hic, c’est que c’est encore suffisant pour faire fondre le coeur comme à Fukushima. Et le hic supplémentaire, c’est que cela peut entraîner des relachements de radionucléides dans l’atmosphère avec explosion d’hydrogène. Il y a donc tout intérêt… Lire plus »
    Dan1
    Invité
    Un petit diaporama de l’école Polytechnique de Montréal du 18 mars 2011 : Donc la puissance résiduelle était immédiatement de 89 MW pour le réacteur 1 et de 154 MW pour les réacteurs 2 et 3. Il fallait alors des débit d’eau de 370 et 640 kg/s. Au bout d’une semaine, la puissance résiduelle serait tombée à 6,2 et 10,4 MW avec des débits d’eau de 26 et 45 kg/s. A cette échéance, il n’y a vraiment rien d’insurmontable. Le hic, c’est que les coeurs ont commencer à s’échauffer et ont fondu probablement à partir de 8 heures. Le problème… Lire plus »
    Je n'y crois pa
    Invité

    J’aimerais savoir si les personnes qui ont répondu à cette info ont travaillé dans le domaine des réacteurs. Ce qui s’est passé en Suisse est un simple arrêt réacteur, il n’y a rien de dangereux dans cette affaire. Dans ce domaine on se fait peur avec n’importe quelle information !

    Sicetaitsimple
    Invité
    Il serait ridicule de dire que les enseignements tirés de Fukushima ne seront pas utilisés. Certes, tout se passe bien(normalement) jusqu’à l’arrivée de la vague. Même si on ne pas dire que c’est transposable directement aux centrales francaises, on peut quand même noter que ce n’est pas le séisme lui-même (sauf si quelqu’un a d’autres informations) qui provoque la catastrophe. Dans le domaine industriel non nucléaire, je rappelle qu’il y a eu en Europe une Directive Seveso, puis Seveso 2, et une Seveso 3 en cours d’élaboration. Bah oui, faut quand même bien que l’Europe continue à produire des produits… Lire plus »
    Robainbois
    Invité

    des qu’on parle nucleaire, y a bachoubouzouk qui radine,y en a qui ont de la chance d’être payer pour chater car vous ne me ferez pas croire qu’ il n’est pas salarié d’areva ou autre entreprise du nucleaire. on se partage le travail, enerzine balance la propagande nucleaire et bouchoubouzouk et d’autres liés au nucleaire attendent les antinucleaires pour leur clouer le bec, c’est ridicule. enerzine devient de moins en moins neutre, d’ailleurs je ne lis même plus les débats sur le nucleaire ni même les articles tellement la propagande est evidente.

    Zirkouack
    Invité
    @Rioma « agressions continuelles? Vous plaisantez ou quoi?? Regardez plutot les antinuks dans les débats sur ce site.Et vous verrez qu’il n’y a pas pires agresseurs,prétentieux,présomptueux,radoteurs ,phobiques et gens de mauvaise foi qu’eux mêmes.Einstein30 est ultra modérée à coté des antinuks. D’ailleurs vous n’êtes pas objectif et l’on voit trés bien que vous êtes un antinuk typique par vos manières de procéder.Vous êtes en effet incapable de reconnaitre la terrible mauvaise foi des antinuks car vous êtes l’un des leurs et ça se ressent immédiatement .La lecture de votre post le prouve.Vous vous en prenez à einstein30 sans regarder le comportement… Lire plus »
    Guillorei
    Invité
    non,je pense que le commentaire de rioma expose réalistement,hélas, les attitudes peu amènes des antinuks,tout au long des débats relatifs au nucléaire,sur ce site.Il suffit de les lire dans les différents articles relatifs au nuc pour s’en rendre compte.Et tom-ipp semble appeler à la modération,mais hélas en s’en prenant qu’à un pronuk,comme le font souvent trop d’antinuks,ce qui le rend non crédible à mon humble avis.Dans les nombreux échanges sur le nuc,force est de constater que les antinucs sont beaucoup trop souvent redoutablement sectaires et terriblement agressifs.A part les antinuks eux mêmes,qui se croient toujours dans leur bon droit,de tout… Lire plus »
    Dan1
    Invité
    Compte tenu de effets des rejets à l’extérieur de l’enceinte de confinement an cas d’accident et de la simplicité du filtre à sable, je me demande pourquoi cela n’a pas fait intégrante de la définition des réacteurs. En effet, un accident très grave qui entraîne la fusion du coeur peut n’avoir que des conséquences extrèmement limitées s’il n’y a pas ou très peu de rejets. Nous avons su concevoir des réacteurs avec de bonnes enceintes de confinement (suffisamment volumineuses et solides), mais nous avons sous-estimé la nécessité éventuelle de décompression de celles-ci et donc la nécessité de filtrer ce qui… Lire plus »
    Sicetaitsimple
    Invité

    La réponse est dans le post de Lion, c’est une mesure post-TMI ( 1979 ) mise en place à partir du début des années 80 (1983 environ). Ca fait bientôt 30 ans quand même. Je ne suis pas sûr que nous puissions discuter dans 30 ans des mesures post-fukushima qui seront mises en place sur le parc nucléaire francais….., mais ça relève bien de la même logique, qui n’est pas spécifique au nucléaire ( cf. mon post ci-dessus sur les directives Seveso).

    Dan1
    Invité

    Puisqu’on parle du filtre à sable, voilà en photo celui de Saint Alban : C’est tiré d’ici :

    Dan1
    Invité

    Voici une photo plus rapprochée :

    Dan1
    Invité
    Pour ma part, je considère que le nucléaire peut être sûr à partir du moment ou un accident majeur entraînant la fusion du coeur reste circonscrit dans les limites de la centrale et encore mieux dans le strict volume de l’enceinte de confinement. Et on voit bien que parfois des solutions simples (comme le filtre à sable) peuvent permettre de faire face à une perte de maîtrise du refroidissement en limitant considérablement les rejets dans l’atmosphère. C’est l’ultime recours, mais j’imagine que pour un exploitant en situation de détresse, il peut être intéressant de savoir que l’on peut maîtriser la… Lire plus »
    sand
    Invité
    a raprocher des steles que les anciens japonais avaient placées pour avertir les générations futures Dan1, sans aucune aggressivité, ne pensez vous pas que ces témoignages ignorées ne sont pas la preuve que nous ( c’est a dire, vous, moi , la société civile ), avons l’obligation MORALE de ne pas laisser une épée de Damocles nucléaire aux générations futures ? La ou le bas blesse, c’est quand vous mentionnez « maîtriser en toute circonstance » le refroidissement du coeur. Que ce passe-il par exemple si le bac a sable est sous l’eau ? C’est une litote, mais l’imprévu est par définition… Lire plus »
    Bachoubouzouc
    Invité
    « Fukushima avait été dimmensionné pour résister a un tsunami de 5m, un peu comme Fosseiheim a un séisme de magnitude 6. Bien malin qui peut dire qu’un séisme de magnitude 7 n’arrivera jamais dans le coin. » Fessenheim a été conçu pour résister au plus gros séisme enregistré dans la région pendant le dernier millénaire (soit pratiquement de mémoire humaine). Dan1 souligne, lui, que Fukushima n’était même pas conçu pour résister à un tsunami survenu dix fois en quatre siècles. De plus il souligne, comme nous l’avons tous fait après Fukushima, que les japonais auraient infiniment moins souffert de cet accident… Lire plus »
    sand
    Invité
    Vous savez Bachoubouzouc, l’échelle des temps géologiques a vraiment, mais vraiment rien a voir avec l’échelle de la mémoire humaine.Quand a utilisé le mot « enregistré » pour le dernier gros séisme, l’amplitude n’a précisement pas été enregistré mais estimée puisque ledit séisme date de 1356. Ca, « ce n’est pas tout a fait la meme chose ». Si les japonais s’étaient équipés de leur filtre, il n’aurait pas plus fonctionné vu que cette « pastille » aurait été sous l’eau ou emporté comme le reste des systemes de secours qui n’ont pas fonctionné. Que dire du « nous disposons deja, nous » ? Voila ce que cela… Lire plus »
    Bachoubouzouc
    Invité
    « Vous savez Bachoubouzouc, l’échelle des temps géologiques a vraiment, mais vraiment rien a voir avec l’échelle de la mémoire humaine.Quant a utiliser le mot « enregistré » pour le dernier gros séisme, l’amplitude n’a précisement pas été enregistrée mais estimée puisque ledit séisme date de 1356. Ca, « ce n’est pas tout a fait la meme chose ». » Vous avez parfaitement raison. Et ce que vous dites illustre bien le fait qu’EDF a conçu ses centrales avec toutes les données dont il disposait, y compris des estimations d’intensité de séismes basées sur des compte-rendus de destruction datant du 14ème siècle. Tandis que les japonais,… Lire plus »
    Dan1
    Invité
    Pour Fukushima, il me semble que l’essentiel est que le risque de tsunami géant a été dramatiquement sous estimé par rapport à l’histoire récente. La plateforme des réacteurs 1 à 4 se trouve à + 8 mètres, alors que l’on pouvait « raisonnablement » prévoir des vagues de plus de 10 mètres. Certes, quand les études d’implantation ont été réalisées, on ne savait pas forcément bien expliquer les phénomènes (voir l’explication du géophysicien Pierre Henry), mais on savait qu’ils se produisaient régulièrement à cet endroit : En France, nous n’avons rien de semblable et les séismes redoutés sont de deux points au… Lire plus »
    sand
    Invité
    certes, a la difference que les zones ne seront pas sacrifiees definitivement pour les eventuels survivants. La zone d’exclusion de fukishima, de tchernobyl, ca aussi je vous la laisse regarder sur google earth, parce que vous risquez pas d’y remettre les pieds pour plusieurs centaines de generations.. Sinon Dan1 a rien (mais alors vraiment rien) compris a mon propos. Que le bac a sable soit innodable ou pas , et que donc mon affirmation soit incorecte, ne change fondamentalement rien. L’imprevisible est imprevisible, et les exploitants de centrales ne pourront faire faire qu’a des scenarios pre-etablis. Ce qui se passera… Lire plus »
    Bachoubouzouc
    Invité
    « Sinon Bachoubouzouc a rien compris a mon propos. Que le bac a sable soit innodable ou pas , et que donc mon affirmation soit incorrecte, ne change fondamentalement rien. L’imprevisible est imprevisible, et les exploitants de centrales ne pourront faire face qu’a des scenarios pre-etablis. » J’avais très bien compris votre propos. Je vous juste remarquer que jusqu’à présent, aucun accident nucléaire avec des conséquences lourdes n’était « imprévisible » : Fukushima était assez prévisible, et Tchernobyl encore plus. On se trouve ici, comme pour des tas d’accidents industriels, face à un exploitant qui a franchement merdé. Condamner la technologie dans son ensemble… Lire plus »
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