CONTROVERSES ENER...ETHIQUES
et NUCLEAIRES

SEISMES ET ENERGIE NUCLEAIRE
BASE DE DONNEES GENERALE
Nos sites "RISQUES MAJEURS" et
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(radioactivité, faibles doses, uranium & Co, radon, fusion, transmutation, etc.)
Sismicité - généralités
Sismicité générale – France
Séismes et centrales nucléaires - France
Séismes et centrales nucléaires - Monde
Echelles MSK et Richter
Documents G@zette Nucléaire
Stratégies Energétiques, Biosphère Et Société
Glossaire

Sismicité - généralités
* Département de géologie et de génie géologique de l'université de Laval (Canada)
* Génie parasismique (ECAB, Suisse)Sismicité - généralités
* Tremblements de terre: comment limiter les dégâts? (pdf OTAN, www.nato.int, resosol)

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Sismicité générale – France

* LA SISMICITE DE LA FRANCE La France métropolitaine est un pays à sismicité modérée
http://eost.u-strasbg.fr/
* Le Plan Séisme un programme national de prévention du risque sismique - La sismicité en France
http://www.planseisme.fr/
* Le premier site sur la sismicité historique des Alpes-Maritimes et de la Ligurie
http://www.azurseisme.com/
* Glossaire ASN sur le risque sismique (pdf, 4p.)
* Tsunamis observés en France (BRGM)
* Le risque sismique en France (pdf 2011 Académie des Sciences, sauvegarde resosol)

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Séismes et centrales nucléaires - France

* Cinquième rapport national de la Convention sur la sûreté nucléaire (juillet 2010, 3Mo pdf)
* Rapport AIEA 2011 sécurité nucléaire pour la France (www-ns.iaea.org/ => www.french-nuclear-safety.fr/, 3Mo pdf, 234p.)
IRSN
* Evaluation de l’aléa sismique - La réglementation applicable aux sites nucléaires français
http://www.irsn.fr/
Sommaire:
• Pourquoi et où se produisent les séismes?
• Comment mesure-t-on la force des séismes?
• Quels sont les effets des séismes?
• Qu’est-ce qu’un effet de site?
• Les séismes en France métropolitaine
• Le zonage sismique de la France
• Le séisme de Lambesc de 1909
• Evaluation de l’aléa sismique - La réglementation applicable aux sites nucléaires français
• L'évaluation du comportement sismique des ouvrages nucléaires
• Etudes de l'aléa sismique pour le centre de recherche de Cadarache
• Sismotectonique de la faille de la Moyenne Durance
• Quelques séismes récents analysés par l'IRSN
A vérifier:
a) Quand Mr Lacoste dit que l'on multiplie la puissance du séisme par 5, cela semble être lié au fait que l'on prend une magnitude (logarithme) à laquelle on ajoute 0,5.
b) La méthode utilisée en France part de la détermination de zones sismiques (il y a différentes cartes des zones sismiques - BRGM, etc.); l'IRSN a accordé des coefficients de pondération pour en tenir compte.
c) On considère que les séismes, événements "rares", suivent une loi de Poisson (voir ASN ci-dessous). Calcul fait sur les probabilités de dépassement: le tableau reprend la valeur utilisée pour l'EUROCODE 8 (période de retour de 475 ans, ce qui correspond à une probabilité de dépassement de 10% en 50 ans ) et ce qui est souvent pris pour les installations nucléaires (période de retour de 10.000 ans). Il est surprenant de voir que les probabilités de dépassement ne sont pas négligeables, même avec une période de retour de 10.000 ans.
(J. Maudoux)

IRSN: Le risque sismique et les installations nucléaires
http://leman.irsn.fr/


ASN
     Sur le site de l'IRSN, cela s'appelle la Règle Fondamentale de Sûreté RFS2001-1.
     Cette règle (16 pages, ce n'est pas trop long) décrit la méthodologie pour «construire anti sismique»
     Mais cela ne dira rien de plus: pour connaître les "protections sismiques", il faut connaître le dossier technique des centrales.
     En plus, il faut également savoir que la règle RFS2001-1 s'impose aux centrales nucléaires "dans la mesure du possible": c-a-d, par exemple, que Fessenheim a fait quelques travaux de mise en conformité avec RFS2001, en 2010, soient 10 ans après. Et que l'estimation d'EDF (déjà en 2002) pour se mettre en conformité représenterait 200 M€ par réacteur... Et donc, EDF traine les pieds au max, et renvoie le tout au débat d'experts...
     En d'autres termes: une centrale française est sûre aussi longtemps que l'on en est convaincu... (J-M. Brom)

Règle fondamentale de sûreté n°2001-01: Détermination du risque sismique pour la sûreté des installations nucléaires de base. Paris, le 08/06/2006
* Revue Contrôle (ASN) de septembre 2001- Protection contre les risques externes - extraits (8,5Mo pdf)
* ANALYSE DES INCERTITUDES DANS UNE ESTIMATION PROBABILISTE DE L’ALÉA SISMIQUE, EXEMPLE DE LA FRANCE (4Mo pdf)
IRSN: Risque sismique et installations nucléaires – Application à Cadarache
www.cli-cadarache.fr/ (pdf)
* Actes de la réunion publique du 7/12/2010 à Avignon "Installations nucléaires et risque sismique dans le sud-est de la France" (5Mo pdf)
* LOI de POISSON:
1) Un petit raisonnement mathématique pour la détermination des probabilités de dépassement d'un séisme donné en utilisant la LOI DE POISSON (1,5Mo pdf)
2) Réflexions ADIT: Sachant qu'il est habituel d'étudier les séismes avec la loi de Poisson et que les centrales nucléaires sont souvent calculées pour des accidents se produisant tous les 10.000 ans, on peut faire quelques autres calculs rapides:
- Vu qu'il y a 440 réacteurs en activité dans le monde (basés sur des accidents se produisant tous les 10.000 ans), il n'est par anormal que l'on observe un accident grave tous les 25 ans. C'est évidemment très sommaire (indépendance des événements ???).
- Autres considérations probabilistes:
Il faut noter que les centrales belges ne sont pas nécessairement conçues pour des séismes dont la probabilité annuelle est de 0,0001. Il faut approfondir les études sismologiques pour les différents sites. A l'origine, il n'y a d'ailleurs pas eu de calculs sismiques du tout. En outre, les textes internationaux actuels (AIEA, etc) demandent de ne pas descendre en dessous d'une accélération de 0,1 g (ce à quoi plusieurs installations belges ne résisteraient pas). Les réacteurs les plus anciens sont les plus sensibles....


* Le Plan Séisme un programme national de prévention du risque sismique
http://www.planseisme.fr/1
* Zonage sismique de la France (pdf)

http://www.planseisme.fr/2
* Provence, risque sismique en risque modéré:
Installations nucléaires et réglementation sismique: quelles perspectives? (pdf)
http://www.seisme-1909-provence.fr/
* Les séismes et la sûreté des installations nucléaires- École Polytechnique (ppt)

http://www.enseignement.polytechnique.fr/
* DAM: Analyse et estimation d’intensités macrosismiques – influence de la géologie (pdf)

http://qsha.unice.fr/
* Le séisme dans la conception et l'évaluation des centrales nucléaires (6 Mo pdf, EDF/RGN 04/2011)

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Séismes et centrales nucléaires - Monde

* Base de données de notre suivi de Fukushima
* HISTOIREs...

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Echelles MSK et Richter

    L'importance d'un séisme est caractérisée par son intensité (exprimée dans l'échelle MSK) et par sa magnitude (exprimée dans l'échelle de Richter):
     L'échelle MSK (du nom de ces auteurs: Medvedev, Sponheuer, et Karnik) a été proposée en 1964 et comporte 12 degrés. Elle classe les séismes en fonction de leurs effets à un endroit donné: analyse des réactions humaines et des objets, dégâts aux bâtiments... Elle permet aussi d'établir des cartes isoséistes sur lesquelles sont repérées les zones ayant subi le même degré de destruction. De ces courbes, il est ensuite possible, selon leur forme et leur écartement, de localiser le foyer du séisme et de connaître sa profondeur. Cette échelle est donc largement subjective et ne tient pas compte des types d’ouvrages architecturaux (immeubles parasismiques).
     L'échelle de Richter: l'échelle la plus employée aujourd'hui pour définir l'ampleur d'un séisme est celle de Richter du nom du géophysicien américain qui a introduit la notion de magnitude en 1935. Ses degrés caractérisent l'énergie mise en jeu. La magnitude correspond au logarithme de l'amplitude des vibrations enregistrées par un sismographe étalonné en fonction de la distance épicentrale. Lorsque la magnitude augmente de une unité, l'énergie sismique est multipliée par 30.
     Les tableaux résultants sont disponibles ici:
http://www-tamaris.cea.fr/html/fr/notions/echelles.php

     RAPPELS: La puissance entre chaque niveau de l'échelle de Richter est multipliée par 30; donc si on a un séisme maximal de 6 et qu'on dimensionne pour 7 on multiplie par 30 la puissance supportable par la centrale. Au Japon en fait elle devait être dimensionnée pour 7 et ce fut 9 soit 900 fois plus puissant. Quant à la digue elle faisait 5,5 m au lieu des 10/15 m nécessaires...
     Nota: La puissance entre chaque niveau de l'échelle de Richter est multipliée par 30; donc si on a un séisme maximal de 6 et qu'on dimensionne pour 7 on multiplie par 30 la puissance supportable par la centrale. Au Japon en fait elle devait être dimensionnée pour 7 et ce fut 9 soit 900 fois plus puissant. Quant à la digue elle faisait 5,5 m au lieu des 10/15 m nécessaires...
Tentative d'association entre les deux échelles?

Pour la France:
1) L'intensité retenue dans les séismes pour le séisme maximum vraisemblable correspond au degré noté 6-6,5 sur l'échelle MSK (une différence de un degré correspond à un doublement de l'intensité). Depuis, la nouvelle Règle Fondamentale de Sûreté prend en compte les séisme majorés de sécurité (SMS) et le séisme maximum vraisemblable (SMHV). Les centrales, prévues à la conception pour résister au degré 7 - 7,5 sur l'échelle MSK se retrouvent donc avec des spectres insuffisants pris en compte à la conception! Ces spectres sont insuffisants sur les paliers 900 et 1.300 MWé.
     En cas de tels séismes, il n'est pas demandé à l'installation de continuer à fonctionner mais il est exigé qu'elle puisse être arrêtée et amenée dans un état sûr ou le confinement de la radioactivité soit garanti indéfiniment. Les barrières doivent rester intactes et les fonctions de sûreté être conservées. (?!?!)
2) Cela dépend des centrales: pour Cadarache c'est Lambesc 7; pour Golfech c'est un séisme pyrénéen de 6,5; pour Fessenheim, séisme égal au double du séisme de Bâle de 1356: 6,1 ou 7etc.; pour Civaux, le séisme de référence est survenu à Vendœuvre le 11 mars 1704, il était d'intensité VII sur l'échelle MSK (c'est-à-dire qu'il a occasionné des dégâts aux bâtiments). Et chaque fois on rajoute 1 au séisme maximal historiquement vraisemblable...
     En théorie!
     Et en plus, résister veut dire que la centrale ne relâche pas sa radioactivité, pas qu'elle reste fonctionnelle
(en ce sens, Fukushima semblait au début avoir résisté au tremblement de terre...).
     Mais en 1356 (pour ce qui est de Fessenheim) on n'avait pas trop d'instruments de mesure. D'où grande incertitude...


     Bon, tout ça, comme pressenti, ce sont des mots, des calculs, mais quid des résultats sur les constructions? Recherche en cours...
EUROPE

Extrait de: "25 years of Community Activities towards Harmonisation of Nuclear Safety Criteria and Requirements" - AEAT/R/PSEG/0404 Issue 4 (pdf):
     (...)
     The evaluation of seismic risk and seismic protection is performed in compliance with IAEA recommendations specified in IAEA NUSS Codes.
     A Safety augmented seism (SMS) is defined. This SMS corresponds to the Maximum historically plausible seism (SMHV) augmented by one level on the MSK (Medvedev-Sponheuer-Karnik) scale.
     (...)
     For seismic evaluation and protection a "Swedish earthquake" is estimated. This is the one with a probability of occurrence of 10-5 per year.
     (...)
     The frequency of such an earthquake is 10-4 events/year considering the whole operating period of the power plant. (?)

Voir également ENSREG:
     ENSREG is the European Nuclear Safety Regulators Group. It is an independent authoritative expert body composed of senior officials from national regulatory or nuclear safety authorities from all 27 member states in the EU.
     ENSREG was established as the High Level Group on Nuclear Safety and Waste Management.
( ... )
Commentaire ADIT:
     Cela fait déjà une bonne dizaine d'années que la Commission Européenne veut être plus active dans la sûreté nucléaire et dans la gestion des déchets. La Cour de Justice européenne a d'ailleurs établi que les traités européens le lui permettaient.
     Il y a eu des projets de directives qui ont avorté (avec notamment la fixation de dates pour la réalisation de dépôts géologiques...).
     Certains se sont demandés si cela valait la peine d'établir des textes européens alors que l'AIEA a déjà un ensemble de documents reconnus et gère deux conventions internationales (l'une sur la sûreté et l'autre sur les déchets et combustibles usés, avec remise et discussion de rapports nationaux tous les 3 ans; ces rapports sont très souvent sur internet, à l'exception parfois des annexes).
     C'est alors que l'Union Européenne a pris une autre approche et a créé un "High Level Group" avec les directeurs des "autorités de sûreté" nationales.
     C'est différent de WENRA qui est une émanation directe des autorités de sûreté.
     Il serait intéressant de voir si les installations de La Hague et de Sellafield seront intégrées dans ces "stress tests". Des accidents touchant les piscines de combustibles usés à La Hague valent certainement la peine d'être étudiés très sérieusement vu le "potentiel de nuisance" pour l'Europe entière.
     Il semble cependant utile de calculer les probabilités que la résistance des installations existantes soit dépassées. Cela donnerait une autre vision des risques auxquels les populations sont exposées et ne devrait pas prendre beaucoup de temps.

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Documents séismes

1979: N°25 (Superphénix)
1986: N°73 (Cattenom)
1987: N° 80 (BRGM /Carnet/EDF), N°82 (Superphénix)
1988: N°88 (S.M.S. - Séisme Majoré de Sécurité)
1993: N°125 (sarcophage Tchernobyl)
2000: N°185 (Cadarache)
2001: N°193 (Fessenheim et Civaux)
2002: N°195 (Civaux), N°197 (Cadarache), N°201, (séisme de Lambesc, 1909 et Golfech), 
2003: N°203 ( Cadarache, Évaluation de l'aléa sismique, IPSN), N°205 (La Hague), N°207 (DOSSIER SEISMES, séisme Alger, Tricastin)
2004: N°211 (Blayais), N°213 (Fessenheim)
2005: N°219 (Bure et Golfech), N°225 (Fessenheim)
2007: N°235 (Fessenheim), N°239 (séisme Japon 2007)
2008: N°243 (Fessenheim)
2009: N°252 (Rapport ASN 2008)
2011: N°260 (FUKUSHIMA...)

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Stratégies Energétiques, Biosphère Et Société (accès webmaistre)
(Université de Genève)

(Pages du site dédiées à "séismes et énergie nucléaire")

Voir aussi les thèmes "Radioprotection et droit nucléaire" (accès webmaistre) et
"La radioprotection et le vivant"  (accès webmaistre)

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GLOSSAIRE

     Accéléromètre: sismographe adapté à l'enregistrement des fortes secousses, il produit des enregistrements, les accélérogrammes.
     Archéosismicité: étude des traces de séismes passé dans les bâtis anciens et les vestiges archéologiques.
     Activité: Cette grandeur représente le nombre de désintégrations par seconde au sein d'une matière radioactive. La désintégration est la destruction du noyau d'un élément chimique qui se transforme en d'autres éléments de masse atomique plus faible, avec libération d'énergie sous forme de radiations.
     L'activité est exprimée en becquerel (Bq). Pour déterminer un niveau de contamination interne, on rapporte l'activité à la masse ou au volume considéré (Bq/kg ou Bq/l). Par exemple, au Japon, la limite autorisée d'iode 131 dans l'eau de boisson pour les nourrissons est de 100 Bq/kg (ou par litre, puisque un litre d'eau a une masse de un kg).
     BERSSIN: Bureau d'évaluation du risque sismique pour la sûreté des installations nucléaires.
     BRGM: Bureau de Recherches Géologiques et Minières.
     Dose absorbée: C'est la quantité d'énergie communiquée à la matière par unité de masse, exprimée en gray (Gy). Equivalence : 1 Gy=1 joule/kg. Cette grandeur ne prend pas en compte l'effet biologique, qui est différent selon les types de rayonnements ionisants.
     Tout comme le kilo de plomb et le kilo de plume proverbiaux, ceux-ci n'ont pas tous le même impact. Ainsi, les particules alpha et bêta ont un pouvoir de pénétration très faible dans l'air – une feuille de papier ou la couche cornée (morte) de la peau peuvent stopper des noyaux d'hélium, une feuille d'aluminium des électrons – mais ils peuvent avoir un impact au contact des cellules en cas d'ingestion ou d'inhalation.
     Les rayonnements X et gamma se propagent à plusieurs centaines de mètres et il faut de fortes épaisseurs de plomb et de béton pour s'en protéger.
     Dose équivalente: Pour la protection des personnes (radioprotection), c'est la grandeur utilisée pour tenir compte de la différence d'effet biologique des divers rayonnements, évoquée ci-dessus. Elle est exprimée en sievert (Sv).
     Cette grandeur est obtenue en multipliant la dose absorbée par un facteur de pondération pour les rayonnements WR. Ce facteur est égal à 1 pour les rayonnements X, beta et gamma. Mais il est de 20 pour les rayons alpha et en moyenne de 10 pour les neutrons. Comme chaque organe est susceptible de recevoir des rayonnements différents (par exemple, l'iode radioactif se fixe spécifiquement sur la thyroïde), la dose équivalente est une dose à l'organe.
     Dose efficace: Elle prend en compte, en plus de la dangerosité relative du rayonnement considéré, la sensibilité particulière de chaque tissu ou organe irradié, exprimée par un facteur de pondération WT spécifique de chacun d'entre eux. La dose efficace est obtenue en additionnant les contributions de chaque organe, calculées en multipliant la dose équivalente ci-dessus pour un organe par le WT correspondant.
     On parle aussi de dose "corps entier". L'unité de dose efficace est là encore le sievert, ce qui peut induire de la confusion. Pour toute dose exprimée en Sv, il convient donc d'indiquer s'il s'agit d'une dose équivalente ou d'une dose efficace.
     Ainsi, les agents soumis à Fukushima à des radiations lorsque de l'eau fortement contaminée a débordé dans leurs bottines ont été exposés localement à une forte activité, mais la dose efficace, somme des doses équivalentes pour chaque organe, n'était finalement pas trop élevée, dans la mesure où seuls quelques cm2 de peau avaient été exposés, sur les 17 000 cm2 de peau recouvrant en moyenne un humain adulte. D'un point de vue médical, la situation aurait été tout autre en cas d'inhalation ou d'ingestion de cette eau.
     De même, en médecine, la dose efficace rapportée au corps entier pour une mammographie est petite (de l'ordre de 0,01 à 0,1 mSv), mais il faut veiller à ce que la dose équivalente au sein reste inférieure à 1 mSv.
     Débit de dose: En pratique, il est très important pour un travailleur ou un sauveteur de connaître le débit de dose qu'on exprime par exemple en milliSievert par heure (mSv/h). Ce débit de dose lui est donné par le dosimètre électronique qu'il porte. Il peut ainsi évaluer la dangerosité d'une situation et adapter son comportement en conséquence. A Fukushima, un débit de dose de 400 mSv/h a été enregistré sur le site à un moment donné.
     Par ailleurs, des limites d'exposition à ne pas dépasser sont définies réglementairement pour la protection des personnes. Ainsi en France, la limite d'exposition pour les travailleurs sous rayonnement ionisant (industrie nucléaire, radiologie médicale…), hors radioactivité naturelle et médicale est fixée à 20 mSv/an, et peut être portée à 100 mSv/an en cas d'urgence. Pour le public, cette limite de dose est de un millième de sievert par an (un millisievert par an, 1 mSv/an).
     Demi-vie ou période: Désigne la durée nécessaire pour que la moitié des atomes initialement présents ait disparu par transformation spontanée (on parle de décroissance radioactive). Pour l'iode 131, elle est de 8 jours, et de 30,2 ans pour le césium 137, principaux corps radioactifs émis dans le panache de Fukushima à ce jour.
     Le plutonium 239, dont des traces ont été trouvées dans le sol près de la centrale, a une demi-vie de 24 110 ans. On estime généralement qu'il faut dix périodes pour que la concentration devienne négligeable – cela correspond à une division par 1024 de la radioactivité.
     Il faut bien sûr tenir compte dans cette appréciation de la concentration initiale. Pour l'iode, la contamination peut avoir quasiment disparu en 80 jours, mais il faut attendre 300 ans pour le césium et 240 000 ans pour le plutonium 239.
     Chez l'animal, la période peut être plus courte, car certains radioéléments peuvent être éliminés par les voies naturelles. On parle alors de période biologique. Dans la viande, la concentration en césium décroît de moitié en 70 jours, il en subsiste donc 1.000 fois moins en environ deux ans.
     Épicentre: point de la surface terrestre où l'intensité d'un séisme est maximale.
     Foyer: endroit de la croûte terrestre où se produit la rupture sismique, autrement dit où se déclenche un séisme.
     Intensité: classification des tremblements de terre, à partir de leurs effets en un endroit donné, basée sur l'analyse des réactions humaines, des dégâts aux bâtiments et des actions sur l'environnement naturel..
     Hypocentre: foyer où s'initie la rupture en profondeur
     L'échelle d'intensité macrosismique MSK (Medvedev-Sponheuer-Karnik, 1964) comporte  douze degrés; l'intensité peut s'exprimer sous forme de degré ou de demi-degré.
     Dimensionnement au séisme de dimensionnement (SDD): correspond au niveau sismique pour lequel la centrale est dimensionnée.
     Magnitude: grandeur obtenue par la mesure de l'amplitude des ondes enregistrées par un sismographe; la magnitude fournit une estimation de l'énergie dissipée au foyer sous forme d'ondes sismiques.
     NRC: Nuclear Regulatory Commission (États-Unis).
     Paléosismicité: étude des séismes passés grâce aux traces qu'ils ont laissées dans les formations géologiques majeurs (quaternaires).
     RFS: Règle fondamentale de sûreté.
     Sismicité: étude des caractéristiques des séismes (localisation, fréquence, magnitude, etc.).
     Sismicité instrumentale: étude des caractéristiques des séismes à partir des données enregistrées par les capteurs des réseaux de surveillance ou de recherche.
     Sismicité historique: étude des séismes par l'analyse de sources documentaires relatant les effets qu'ils engendrent sur la population, les constructions et l'environnement. Elle peut couvrir une période de mille ans dans certaines régions.
     Sismogramme: enregistrement des secousses sismiques effectué par un sismographe.
     Sismographe: appareil de mesure et d'enregistrement des secousses sismiques. 
     SMHV: Séisme maximal historiquement vraisemblable.
     SMS: Séisme majoré de sécurité.
     Spectre de réponse: courbe correspondant à l'amplitude maximale, en fonction de la fréquence, de la réponse d'oscillateurs simples pour un amortissement donné, lorsqu'ils sont sollicités par le mouvement du sol.

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