Les réacteurs à eau bouillante de Fukushima Daiichi
Vue aérienne de la centrale de Fukushima-Daichii
La centrale comporte 6 réacteurs de type à eau bouillante (BWR). Les trois réacteurs endommagés dans l’accident sont les N°1, 2 et 3. Les trois autres unités étaient arrêtées, mais réacteur N°4 en raison de son voisinage avec le N°3 a été impliqué dans un accident secondaire lié à sa piscine d’entreposage.
© DR
La centrale de Fukushima-Daiichi comporte six réacteurs, Daiichi signifiant N°1. Il existe une seconde centrale, celle de Fukushima-Daiini (N°2) plus au sud, qui n’a pas subi de dégâts majeurs lors du tremblement de terre et du tsunami.
Lors de l’accident seuls les 3 premiers réacteurs, N°1, N°2 et N°3 produisaient de l’énergie. Les trois autres étaient arrêtés pour des raisons techniques. Le cœur du réacteur N°4 avait été déchargé de ses combustibles usés qui avaient été transférés dans la piscine attenante. Les réacteurs N°5 et N°6 étaient simplement en arrêt prêts à reprendre. Situés un peu plus haut par rapport au niveau de la mer, ils n’ont pas été endommagés et leur système de refroidissement a résisté.
Les réacteurs de Fukushima appartiennent à la filière à eau bouillante (REB ou BWR) qui n’avait pas eu d’accident jusqu’ici. Ils datent du début des années 1970 et avaient 40 ans d’âge. Leur conception ancienne était celle des premiers modèles de réacteurs commerciaux à eau bouillante (MARK I). Le réacteur N°1 était du type BWR3 (439 MWe de puissance électrique), les réacteurs N°2 et 3 du type BWR4 avec une puissance de 760 MWe.
Du fait de l’ancienneté et des négligences de l’exploitant TEPCO, ils n’étaient pas équipés des recombineurs d’hydrogène demandés par les autorités de sûreté et les alimentations électriques de secours n’étaient pas protégées des risques d’inondation.
Conception des réacteurs 1 à 4 de Fukushima
Trois barrières séparent en principe les matières fissiles de l’environnement : les gaines qui enrobent le combustible, la cuve en acier qui contient le cœur et l’enceinte de confinement de béton et d’acier destinée aux décompressions, auxquelles s’ajoutent les parois du bâtiment. La piscine en haut à droite sert à entreposer provisoirement les combustibles déchargés du cœur.
© AREVA
Comme leurs rivaux de la filière à eau pressurisé dont l’accident de Three Mile Island a contribué à améliorer la sûreté, les réacteurs BWR disposent de plusieurs barrières empêchant la dispersion de matières radioactives. Ces barrières ont été entamées à la suite de la perte de refroidissement (feu de zirconium, explosions d’hydrogène, décompressions) mais elles ont limité la quantité de matière radioactive dispersée aux seuls produits volatils.
Les unités de Fukushima ne disposaient pas de « recombineurs d’hydrogène » des dispositifs destinés à limiter le risque d’explosion et qui auraient contribué à atténuer les explosions qui endommagèrent les enceintes de confinement notamment celle du réacteur N°2. L’explosion survenue à la base de l’enceinte de ce réacteur a été responsable de fuites d’eaux radioactives et des principales contaminations à proximité de la centrale.
Coupe des réacteurs accidentés
Cette coupe montre l’inondation des diesels de secours qui auraient du fournir l’énergie électrique nécessaire après la perte du réseau causée par le tremblement de terre. L’exemple des réacteurs 5 et 6 qui ont résisté car situés un peu plus haut montre l’importance de la disponibilité et de la mise à l’abri des sources d’énergie de secours.
© IN2P3/Source SFEN
Faute d’une digue assez haute du côté de la mer pour les réacteurs 1 à 4, les soubassements ont été submergés par la vague du tsunami. Les diesels de secours qui auraient pu fournir de l’énergie après la perte du réseau électrique ont été inondés. A Fukushima, les risques de Tsunami et l’ampleur de la vague avaient été malencontreusement sous-estimés par l’exploitant TEPCO.
Le réacteur N°3 était chargé avec du combustible MOX, bête noire des mouvements écologistes car contenant du plutonium. Les deux autres réacteurs accidentés contenaient aussi un peu du plutonium du fait de leur fonctionnement. Le plutonium n’a pas été dispersé lors des rejets dans les trois unités, si ce n’est à l’état de traces. Le danger présenté par la présence de MOX dans le réacteur N°3 provenait d’un dégagement de chaleur plus intense après l’arrêt d’urgence que pour les réacteurs N°1 et N°2. Mais il ne semble pas que ce facteur ait joué un rôle significatif.
Le degré de remplissage des piscines où sont entreposés les combustibles usés sortis des réacteurs fut un temps une source d’inquiétudes, notamment dans le cas du réacteur N°4. Ces combustibles usés sont habituellement entreposés un temps assez long avant d’être regroupés dans une piscine commune ou des châteaux à sec en vue d’un futur retraitement. La piscine d’entreposage du réacteur N°4 était la plus chargée en combustibles usés qui y dégageaient une chaleur nettement plus importante que dans les autres. On craignit qu’elle ne se vida. Finalement on eut plus de peur que de mal.
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