Centrales nucléaires : le risque d’explosions dues à l‘hydrogène près des piscines de combustible est faible

Des explosions dues à l’hydrogène peuvent être exclues dans les bassins d’éléments combustibles des centrales nucléaires suisses, et ce durant les trois premiers jours suivant un séisme d’une fréquence de 10 000 ans. L’Inspection fédérale de la sécurité nucléaire (IFSN) l’a constaté sur la base des analyses suivant l’accident nucléaire de Fukushima.

Les exploitants ont dû démontrer qu’un état sûr reste garanti pendant trois jours au moins. Du point de vue de l’IFSN, ce laps de temps est suffisant en vue de maîtriser l’incident à l’aide de mesures de gestion d’accident. L’installation devait par ailleurs rester sûre sans l’aide de moyens de secours externes.

En conséquence de l’accident nucléaire de Fukushima, l’IFSN avait déjà ordonné des rééquipements dans le secteur des piscines d’assemblages combustibles. Ces mesures visaient en premier lieu une amélioration de l’alimentation et de l’instrumentation des bassins. Elles permettent en effet d’éviter un accident grave dans le cas où les assemblages combustibles ne sont plus recouverts d’eau. « L’IFSN privilégie en général la prévention d’incidents graves aux mesures pour la maîtrise des conséquences. Ceci prévaut en particulier pour les piscines des assemblages combustibles. Des mesures préventives efficaces sont ici réalisables avec un effort proportionné », explique Ralph Schulz, chef du domaine spécialisé « analyses de sécurité » de l’IFSN.

Pour l’évaluation du déroulement de l’accident, un séisme d’une fréquence de 10 000 ans a été supposé. L’hypothèse de base présumait également la perte de l’alimentation électrique non protégée. Les systèmes de sauvegarde bunkérisés étaient en revanche disponibles.

L’intégrité des piscines d’assemblages combustibles est assurée lors d’un tremblement de terre se produisant tous les 10 000 ans. Aussi longtemps que les assemblages combustibles sont recouverts d’eau, l’hydrogène créé dans la piscine de désactivation ne peut alors provenir que d’un processus précis : la radiolyse (voir ci-dessous). La période à considérer est de trois jours au minimum. Les quantités d’hydrogène sont trop faibles durant ces trois premiers jours pour produire un mélange inflammable dans l’atmosphère du bassin. Des mesures de gestion d’accident doivent ensuite remettre en fonction le refroidissement des piscines d’assemblages combustibles. La durée prise en compte est suffisante pour empêcher la mise hors de l’eau des éléments combustibles. Une telle situation génère en effet une oxydation des gaines d’assemblages.

L’IFSN traitera encore de la maîtrise de l’hydrogène dans le cadre du plan d’action Fukushima 2013. Elle analysera ce phénomène en relation avec la fusion du cœur dans la cuve du réacteur.

Apparition d’hydrogène dans les piscines d’éléments combustibles

L’hydrogène se forme sous l’influence de deux processus physico-chimiques. Il s’agit d’une part de la radiolyse de l’eau. Celle-ci se produit en fonction des radiations émises par les assemblages combustibles. D’autre part, l’oxydation de zirconium est aussi à l’origine de la formation d’hydrogène. Elle a lieu lorsque les assemblages combustibles ne sont plus recouverts d’eau. Ces derniers s’échauffent alors. Le zirconium, duquel sont faites les gaines des éléments combustibles, réagit avec la vapeur d’eau par la formation d’hydrogène.

Pour qu’une explosion d’hydrogène survienne, une certaine concentration d’hydrogène doit être atteinte dans un espace donné. De plus, une quantité suffisante d’oxygène doit être présente. La vapeur d’eau peut quant à elle empêcher la combustion de l’hydrogène. Une explosion peut ainsi être exclue si la teneur en vapeur est supérieure à 55% du volume ou si la concentration en hydrogène est inférieure à quatre pourcents.

Informations actuelles sur l’explosion dans la tranche 4 de Fukushima Dai-ichi

L’IFSN avait enjoint les exploitants le 5 mai 2011 à évaluer la protection contre une combustion et une explosion rapide d’hydrogène dans le secteur de toutes les piscines d’assemblages combustibles.

Les connaissances disponibles à ce moment sur la tranche 4 du site de Fukushima Dai-ichi indiquaient que l’explosion était due à la formation d’hydrogène dans les bassins pour éléments combustibles. L’IFSN arrive cependant aujourd’hui à la conclusion que l’explosion dans la tranche 4 s’est produite en raison d’hydrogène acheminé par des conduites de ventilation. Un système de ventilation commun était en effet utilisé dans les tranches 3 et 4. L’explosion n’a donc pas eu lieu en raison d’hydrogène apparu dans les piscines de désactivation.