INTRODUCTION
Voici le dernier dossier du CCSIN.
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Réunion du 10 décembre 1996 1) ANOMALIES SUR LES GRAPPES DE COMMANDE
Pour contrôler la
réaction nucléaire du réacteur dans le coeur, c'est
à dire maîtriser l'évolution du nombre de neutrons
qui peuvent créer des fissions, l'exploitant dispose de deux moyens
principaux :
Les dégradations des vis du mécanisme
de commande
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Ces anomalies sont, à ce jour, circonscrites
aux réacteurs de 1300 MWé. Les mécanismes des réacteurs
de 900 MWé sont en effet d'une conception et d'un dimensionnement
différents. Elles n'ont pas été observées sur
les mécanismes des réacteurs de 1450 MWé, qui présentent
néanmoins une conception similaire à ceux des réacteurs
de 1300 MWé.
Suite à ce constat, EDF a lancé un certain nombre d'actions afin de mieux appréhender les phénomènes mécaniques conduisant à la rupture de la vis, de cerner les impacts de ces blocages sur la sûreté du réacteur, de définir une stratégie de remise en état du parc et de mettre en place un programme de surveillance et de contrôle en l'attente de cette remise en état. Le programme de surveillance en exploitation est basé sur la détection, par une instrumentation adéquate, des dysfonctionnements du mécanisme précurseurs d'un blocage. Dans un tel cas, le réacteur est mis à l'arrêt afin de changer le mécanisme défaillant avant le blocage effectif. L'exploitant développe par ailleurs une méthode de contrôle télévisuel permettant, pendant les arrêts de tranche, de s'assurer de l'intégrité de la vis sans avoir à dessouder le mécanisme du couvercle de cuve. Au vu de ces actions, la DSIN a demandé à EDF : - de renforcer son programme de surveillance en exploitation afin de détecter au plus tôt des blocages susceptibles de survenir, - concernant l'aspect "préventif", de définir un programme d'examen et de contrôle des grappes de commande lors des arrêts de tranches de 1997, y compris en cas de retard dans la mise au point de la méthode d'inspection télévisuelle des mécanismes montés sur couvercle, - concernant la remise en état du parc, de définir une stratégie globale et cohérente de traitement de ces dysfonctionnements au-delà de 1997, tenant compte des modifications techniques à réaliser, des mécanismes neufs actuellement en commande, des délais de fabrication et de mise en oeuvre. Par ailleurs, afin de mieux comprendre les phénomène en jeu et leurs conséquences, la DSIN a demandé à l'exploitant d'élargir ses actions dans ce domaine, et en particulier de se prononcer sur la nécessité ou non de prendre des dispositions pour les réacteurs de 900 MWé. Les blocages d'origine non connue à ce
jour
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La DSIN, au vu d'analyses complémentaires, a autorisé le réacteur à redémarrer pour une courte durée (2 mois), en demandant à l'exploitant : - de réaliser des essais de temps de chute fréquents de toutes les grappes pour surveiller les éventuelles évolutions du phénomène et d'arrêter le cas échéant le réacteur. Ces essais donneront des indications sur la cinétique du phénomène. Un essai a déjà été réalisé trois semaines après le redémarrage du réacteur, et aucune évolution notable n'a été constatée à cette occasion. - de fonctionner "en base", régime qui permet de limiter les mouvements des grappes, et donc de limiter les risques d'usure ou de blocage des vis du mécanisme; - d'anticiper le prochain arrêt programmé. Des investigations et des expertises plus complètes seront réalisées lors du prochain arrêt afin de déterminer les causes de déformation des assemblages combustibles. De même, le 16 novembre 1996, l'exploitant du réacteur 1 de Belleville a réalisé un essai de temps de chute des grappes avant l'arrêt pour rechargement : cinq grappes arrivaient en fin de chute avec une vitesse quasi-nulle, alors qu'ordinairement un rebond de la grappe est constaté en fin de course. Ces anomalies, sans conséquences sur la sûreté du réacteur, semblent symptomatiques de déformations des assemblages combustibles, et pourraient, au cours du cycle à venir, s'amplifier. Il est à noter que le réacteur 1 de Belleville cumule également les deux autres types de dysfonctionnement. L'exploitant envisage de ne pas recharger quatre des assemblages combustibles incriminés, arrivés en fin de vie, et de recharger le cinquième assemblage sur une position sans grappe. Il réalise par ailleurs un certain nombre d'expertises. La DSIN a demandé à EDF de renforcer son programme d'expertise et de l'étendre non seulement aux cinq assemblages combustibles et aux cinq grappes incriminées, mais également à l'ensemble des assemblages ayant effectué deux cycles de combustion, et à un échantillon représentatif des assemblages n'ayant effectué qu'un seul cycle. L'autorisation de rechargement du réacteur est conditionnée aux résultats de ces expertises. Enfin, les dispositions à prendre sur le réacteur 1 de Nogent et sur les autres réacteurs du parc seront définies au début de l'année 1997. 2) DÉGRADATIONS DES TIRANTS DE PUITS DE CUVE DE 24 RÉACTEURS À EAU SOUS PRESSION DE 900 MWé Le puits de cuve des réacteurs
de 900 MWé (CPY) est une enveloppe en béton entourant la
cuve du réacteur. Il est maintenu latéralement par 18 butées,
fixées chacune dans le béton du radier par 8 barres d'ancrage
précontraintes. Ces butées doivent reprendre les efforts
horizontaux en cas de séisme et ne jouent aucun rôle en fonctionnement
normal.
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EDF a répondu, en
juillet 1996, en précisant que les contrôles seraient effectués
et que le programme d'actions prévoyait une remise en conformité
à partir de 1997.
A la fin de l'année 1996, la situation est la suivante : - 20 tranches ont été contrôlées en 1996 : elles présentent toutes à des degrés divers le même défaut, - les 6 examens exploitables effectués sur des barres cassées montrent une fragilité du métal utilisé, en particulier à la corrosion, - les défauts de serrage proviendraient d'une part d'anomalies lors de la mise en oeuvre à la construction et d'autre part du fluage de l'acier, non pris en compte à la conception. - une méthode de resserrage amélioré a été mise au point, - les solutions de réparation et de remplacement seront étudiées en 1997, - la mise en conformité n'est prévue par EDF qu'à partir de 1998. La DSIN note que la mise en conformité est reculée d'un an que la stratégie de mise en conformité n'a toujours pas été présentée par EDF. Elle va demander à EDF de réexaminer sa position sur ces 2 points. 3) FISSURATION DES PROTECTIONS THERMIQUES DES POMPES PRIMAIRES DES RÉACTEURS À EAU SOUS PRESSION La barrière thermique,
disposée juste au-dessus de la roue de la pompe primaire, a pour
rôle d'empêcher le flux de chaleur provenant du fluide primaire,
de remonter vers les parties supérieures de la pompe et notamment
les joints d'étanchéité, placés autour de l'arbre
d'entraînement de la roue.
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Devant le caractère générique des fissurations, la DSIN a demandé à EDF de lui présenter un programme de contrôles et de réparations ou remplacements, ainsi qu'une étude du comportement dans le temps des fissures observées. C'est ainsi que, pour les enveloppes, EDF a : - développé une méthode de contrôle par ultrasons, - défini des dimensions de défauts au-delà desquels l'enveloppe de la barrière thermique doit être expertisée et remplacée, - terminé en 1996 le premier examen de l'ensemble des pièces en service sur le palier 900 MWé. Quatre d'entre elles (sur Blayais 4 en 1994, sur Fessenheim 2, Bugey 2 et Dampierre 1 en 1996) dépassaient les critères de dépose et ont été remplacées, les autres seront recontrôlées ou remplacées en fonction de leur état d'endommagement, -mis en oeuvre, depuis 1995, un programme de remplacement préventif qui a porté sur 9 enveloppes en 1996, - étudié des améliorations de la conception de l'enveloppe de barrière thermique pour réduire sa sensibilité à la fissuration par fatigue. Des pièces de nouvelle génération ont ainsi été conçues et équiperont à terme toutes les pompes primaires des réacteurs de 900 MWé, - mené des études de nocivité qui, jusqu'à présent, confirment l'absence de risque de progression instable des défauts. Cette conclusion sera réexaminée en fonction des résultats expérimentaux obtenus en 1996 sur deux barrières thermiques instrumentées, l'une sur site, l'autre sur boucle d'essais. Pour les brides, des études sont en cours chez EDF afin de définir une méthode de contrôle permettant de détecter et de mesurer ces fissures sans démontages des barrières thermiques, et de faire évoluer la conception de cet ensemble pour tenter de limiter le phénomène à l'origine du vieillissement. Après consultation des experts de la section permanente nucléaire, la DSIN a demandé à EDF qu'un point zéro de l'état des brides soit effectué dans un délai de 3 ans et qu'un remplacement de l'ensemble des brides soit effectué dans un délai de 5 ans à compter des arrêts de tranche 1997. Enfin, la DSIN a demandé à EDF d'augmenter ses capacités industrielles de réparation des brides en atelier et de commande de brides neuves, afin de pouvoir remplacer en temps utile les brides dans lesquelles des défauts seraient découverts. En fin d'année, EDF a présenté à la DSIN ses programmes d'intervention et de remplacement révisés en raison des problèmes nouveaux identifiés sur les brides en 1996 et de la prise en compte des demandes de la DSIN qu'ils ont générées. En ce qui concerne les réacteurs de 1300 MWé et du palier N4, EDF estime que la différence de conception atténue notablement le risque. Toutefois, à la demande de la DSIN, EDF a procédé à l'inspection détaillée d'une enveloppe de barrière thermique de l'une des pompes les plus anciennes à Paluel 3. Cette dernière n'a pas révélé la présence de défaut similaire à celui rencontré sur les réacteurs de 900 MWé, mais elle a permis de mettre en évidence des déformations voisines du millimètre sur la bride. L'analyse des causes de ce phénomène par EDF est encore en cours. 4) LA RUPTURE DE TUBE GÉNÉRATEUR DE VAPEUR DE TIHANGE 3 EN BELGIQUE Le 23 juillet 1996, une
petite fuite détectée et suivie depuis le 2 juillet dans
un générateur de vapeur du réacteur de Tihange 3 a
brutalement augmenté jusqu'à un débit de 30t/h environ,
révélant la défaillance d'un tube de générateur
de vapeur.
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Après contrôle
des tubes entourant le tube rompu et bouchage, à titre préventif,
d'une soixantaine de tubes dans cette zone, le réacteur a été
remis en service.
Une nouvelle fuite est apparue le 12 août; cette fois, le réacteur a été arrêté dès sa détection. Le tube responsable de cette fuite, qui a été extrait pour expertise, présentait des fissurations sur environ 600 mm de longueur. Celles-ci se seraient développées sous l'effet de la corrosion dans le milieu secondaire à partir d'une rayure, probablement réalisée lors de la fabrication des générateurs de vapeur. Après des contrôles approfondis et le bouchage de quelques tubes, le réacteur a été remis en service. Une réunion technique entre les organismes de sûreté français et belges s'est tenue le 8 octobre afin de faire le point sur cet événement. Sur les réacteurs français, le contrôle périodique de l'état des tubes est plus fréquent et l'Autorité de sûreté a imposé des critères sévères concernant les corps migrants. En outre, si la fuite s'était malgré tout produite, les règles d'arrêt du réacteur, demandées par l'Autorité de sûreté et actuellement en vigueur, auraient conduit à un arrêt du réacteur dès le 2 juillet et à une recherche des causes de la fuite. En revanche, la conception des réacteurs français aurait conduit, si la rupture avait eu lieu malgré cela, à l'arrêt d'urgence et au déclenchement de l'injection de sécurité, ce qui rend plus délicate la conduite ultérieure pour ramener le réacteur dans un état sûr. 5) PROCÉDURE RELATIVE AUX PROJETS DE LABORATOIRES SOUTERRAINS Le cadre légal
Actions de la DSIN
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Un site apparaît particulièrement favorable : celui de l'Est. Les deux autres sites, celui du Gard et celui de la Vienne, sont à la fois plus complexes et moins bien connus. Le Gouvernement a autorisé en juin 1996, l'ANDRA à engager, sur chacun de ces sites, les procédures réglementaires pouvant conduire, si elles aboutissent, à des décrets d'autorisation d'installation et d'exploitation (DAIE) d'un laboratoire souterrain. Ces procédures, instruites par la DSIN, comprennent une enquête publique et une consultation des conseils régionaux, généraux et municipaux intéressés. Elles comprennent par ailleurs un examen des dossiers de l'ANDRA par l'IPSN, et par le Groupe permanent d'experts chargé des déchets (cf. schéma en annexe). L'ANDRA a transmis ses demandes pour les sites de l'Est, de la Vienne et du Gard, respectivement les 2 juillet, 19 août et 30 septembre. Les dossiers joints à la demande ont été complétés en novembre. Par délégation des ministres chargés de l'environnement et de l'industrie, le directeur de la sûreté des installations nucléaires a transmis fin novembre ces demandes aux préfets concernés, pour engager les enquêtes publiques. Par ailleurs, l'examen de ces dossiers par le Groupe permanent d'experts chargé des déchets est prévu au premier semestre 1997. La DSIN veille, dans ce processus, à : - la priorité qui doit être donnée aux préoccupations de sûreté; - la nécessité d'éviter les dérives de planning et de respecter les échéances de la loi du 30 décembre 1991; - la nécessité que la recherche développée dans la phase laboratoire ait un objectif opérationnel et ne soit pas de la recherche académique. L'analyse de la capacité géologique d'un site à confiner la radioactivité des déchets ne peut se faire que sur un site précis et ne peut qualifier définitivement que les formations géologiques présentes sur ce site, dans les conditions d'environnement où elles se trouvent. Un des sites sélectionnés pour accueillir un laboratoire souterrain pourra donc être proposé ultérieurement au Parlement pour l'implantation d'un centre de stockage. 6) SITUATION DU RÉACTEUR PHÉNIX Le réacteur Phénix,
construit et exploité par le C.E.A. et EDF, est un réacteur
de démonstration de la filière dite "à neutrons rapides".
Il est implanté à proximité du centre de Marcoule
(Gard). Le réacteur, refroidi au sodium, est de conception "à
circuit primaire intégré". Sa construction a débuté
en 1968; sa première divergence a été effectuée
le 31 août 1973. Sa puissance nominale est de 563 MWth; l'énergie
électrique est produite par un groupe turbo-alternateur d'une puissance
de 250 MWé.
1 - Évolutions de la production du réacteur
depuis 1990
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Un programme d'essais,
comportant dans certains cas une divergence du coeur, et destiné
à acquérir une meilleure connaissance du comportement neutronique
et hydraulique du réacteur, a été entrepris à
partir du mois d'octobre 1991. Ce programme a été complété
en février 1993 par un essai de durée limitée (10
jours) à une puissance thermique de 350 MW (soit environ 60% de
la puissance nominale, permettant d'atteindre les températures normales
de fonctionnement). Bien qu'ils n'aient conduit à vérifier
aucune des hypothèses avancées sur l'origine du phénomène
incriminé, ces essais ont du moins permis de confirmer l'absence
de toute anomalie au niveau du coeur et de ses systèmes de contrôle
et d'écarter toute mise en cause de la sûreté de l'installation.
Dans ces conditions, l'exploitant a sollicité de l'Autorité de sûreté l'autorisation de reprendre, pour environ 100 jours, le fonctionnement en puissance du réacteur en vue de l'achèvement du 49ème cycle d'irradiation, tout juste engagé au moment de l'incident de réactivité négative survenu en septembre 1990. Compte tenu de la disponibilité nécessaire de deux des trois boucles secondaires, faisant par ailleurs l'objet de travaux importants (cf. § 2 et 3 ci-après), ce cycle réalisé, à partir du 21 décembre 1995, aux deux tiers de la puissance normale (soit 350 MWth), s'est déroulé sans difficultés particulières jusqu'à son terme prévu, le 7 avril 1995. Depuis cette date le réacteur est maintenu à l'arrêt pour permettre la poursuite des travaux programmés sur l'ensemble de l'installation. 2 - Interventions sur les circuits secondaires
3 - Contrôles effectués sur les autres
composants
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Enfin, les contrôles ont été étendus aux têtes des six échangeurs intermédiaires équipant l'installation. Dans le passé (1977), des défauts importants ont affecté le fonctionnement des échangeurs alors en place, conduisant à des modifications géométriques importantes des têtes des appareils. Par la suite (1984 et 1985), des fissures traversantes sont apparues sur certaines soudures de réparation. Les nouveaux contrôles récemment effectués ont conduit à éliminer définitivement trois des quatre échangeurs "ancienne génération" qui avaient été maintenus en place après ces réparations et qui seront, à terme, remplacés par des appareils neufs actuellement en cours de fabrication. 4 - Les études "durée de vie"
5 - Système complémentaire d'arrêt
d'urgence
6 - Permanence de l'évacuation de la puissance
7- Perspective pour une reprise du fonctionnement
en puissance
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Les analyses de sûreté
transmises par la DSIN au Conseil Supérieur de Sûreté
et d'Information Nucléaires sont assez lapidaires et il est toujours
bon de pouvoir "décrypter" le contenu du message, d'en souligner
les lacunes -quand on s'en aperçoit- ce que je vais tenter rapidement
de faire ici sur quelques exemples, en m'attachant à deux sortes
de lacunes : soit l'analyse du phénomène est incomplète,
soit le phénomène lui-même a disparu, apparemment du
moins, du champ des comptes-rendus car il ne donne plus lieu à des
incidents repérables dans l'immédiat [on espère néanmoins
que les investigations continuent ! ].
Les "turbulences" hydrauliques.
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Il est donc étonnant que ce phénomène physique n'ait pas été évoqué. C'est pourtant quelque chose d'important. En effet l'alliage de composition en poids 80% d'argent, 15% d'indium et 5% de cadmium fond à une température voisine de 800°C . En cas d'échauffement local par perte de réfrigérant, si cette température est atteinte l'alliage va fondre (avec de plus une grande volatilité du cadmium comme l'a indiqué l'éminent physico-chimiste Gulbransen). Si la gaine est déchirée le liquide s'échappe et une partie du coeur se retrouve sans système de barre de contrôle [1]. A Fessenheim, d'après les réponses faites par la direction de la centrale aux questions posées par Solange Fernex lors du débat régional sur l'énergie, les défauts trouvés sur les gaines des barres de contrôle étaient de trois types : percement de gaine, perte d'épaisseur, gonflement [2]. Quittons les barres de contrôle mais restons-en aux phénomènes hydrodynamiques. Turbulences hydrauliques et fissuration des manchons
des couvercles de cuve.
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L'acier des cuves de réacteur
Sous irradiation neutronique l'acier des cuves vieillit ; il vieillit mal car il se fragilise. La température de transition ductile-fragile augmente au cours du temps. De -20°C au départ elle est de l'ordre de 80-90°C en fin de vie du réacteur. Il est recommandé que l'acier de la cuve soit toujours dans le "palier ductile". En fin de vie, si la température de la cuve s'abaisse brutalement, on passe la température de transition ductile-fragile avec risque de fissuration et même de rupture brutale de la cuve. Pour suivre l'évolution de cette température de transition, des "éprouvettes" de contrôle sont placées dans différents endroits de la cuve, plus ou moins près du coeur afin de simuler des temps d'irradiation différents. On suppose bien sûr, que ces éprouvettes minces, parfaitement détensionnées et exemptes de ségrégations, représentent raisonnablement l'état de l'acier de la cuve (ce qui est peut-être loin d'être le cas). La séance du 14 mars 1995 du CSSIN était consacrée aux « Réacteurs à eau sous pression. Tranches de 900 MWe. Enseignements tirés des premières visites décennales ». On peut lire à la page 4 : « Toutefois le programme de surveillance a mis en évidence certaines anomalies dans l'évolution des caractéristiques d'éprouvettes irradiées tirées de zones soudées. Alors que l'évolution prévue de la température fragile-ductile, faisait passer celle-ci de -20°C pour le matériau non irradié à 90°C en fin de vie (40 ans ) [souligné par moi], dans le cas des cuves de Fessenheim 1 et de Bugey 5, la température de transition estimée pour 20 ans de fonctionnement est bien plus élevée que pour les autres cuves ; elle atteint respectivement 87°C et 88°C. La confirmation de ce constat par le suivi ultérieur des propriétés mécaniques de ces zones soudées pourrait conduire à une réduction de durée de vie prévue pour ces deux réacteurs » [souligné par moi]. Qu'a donné le suivi des propriétés mécaniques ? Quand appliquera-t-on en France le principe de précaution ? 87-88-90°C... Fessenheim a 20 ans cette année et l'acier de sa cuve est fragilisé. Une conclusion s'impose : il faut fermer Fessenheim avant qu'il y ait des problèmes sur la cuve. Idem pour Bugey 5. Cette décision serait conforme à ce que déclarait M. Pierre Tanguy après l'accident de Three Mile Island : « Il n'est pas bon pour la sûreté de poursuivre le fonctionnement d'une installation qui n'est pas en excellent état (...)» [Cité par Patrick Lagadec dans son livre Le risque technologique majeur, Pergamon Press, 1981,p. 387]. Les enceintes de confinement
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Rappelons à ce propos le rapport de l'IPSN sur « le vieillissement des centrales nucléaires REP. Actions menées par l'IPSN ». (Gazette Nucléaire n°129/130 déc. 1993, p. 32). Ce rapport indiquait que le béton de certaines enceintes (Flamanville, Belleville, Nogent) « présentent des cinétiques de fluage plus importantes que prévu et cette situation pourrait conduire à une perte d'étanchéité en cas d'accident » (souligné par moi). Laisser fonctionner ces réacteurs dont l'enceinte n'est pas conforme aux normes n'est-ce pas une violation impardonnable de la culture de sûreté ? Que se passerait-il en cas d'accident ?
Les tubes GV constituent-ils les 2ème et
3ème barrières?
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