Fukushima : vider les piscines

Évacuer les matières radioactives des piscines d’entreposage

Les piscines qui se trouvent à proximité du cœur des réacteurs permettent de décharger sous eau les assemblages de combustible usé devenus très radioactifs après avoir subi trois à quatre années les réactions de fission. Ces assemblages y sont entreposés pour refroidir et laisser leur radioactivité décroître. La durée de cet entreposage est de quelques années. Elle dépend de la gestion choisie.

Les exploitants japonais, en attendant la mise en service de leur usine de retraitement de Rokashomura, tendent à entreposer sur une plus longue durée qu’en France leurs assemblages usés dans les piscines attenantes aux réacteurs, avant de les transférer dans de grandes piscines sur le site des centrales. Plusieurs des piscines attenantes aux réacteurs de la centrale de Fukushima étaient ainsi caractérisés par un nombre élevé des assemblages de combustibles usés entreposés.

Le transfert des assemblages très radioactifs hors des piscines est une opération complexe qui nécessite du temps. Ces piscines où sont entreposés des combustibles sortis des réacteurs résisteraient-elles en cas de nouveau séisme ? Dans quel état sont elles ? Des inquiétudes se sont faites jour à propos de la piscine du réacteur N°4 où s’était produit un sérieux accident en mars 2011. Ces inquiétudes ont été très amplifiées par certains médias.

État du remplissage des  piscines d’entreposage à Fukushima
Les assemblages de combustibles usés déchargés dans les piscines réacteurs de Fukushima pouvaient y séjourner plusieurs années avant d’être regroupés dans une piscine commune. Un nombre élevé d’assemblages s’était accumulé dans certaines piscines. Le réacteur N4 était à l’arrêt. Son combustible venait d’être transféré dans la piscine d’entreposage attenante, devenue la plus chargée des 6 réacteurs. Les assemblages de combustibles à peine sortis du coeur n’avaient pas eu le temps de refroidir.
© IN2P3/Source Conf. B.Barré ©

État du remplissage des piscines : évacuation des matières radioactives.

Dans quel état étaient les piscines ? Quelle chaleur dégageaient-elles ? Quels risques présentaient-elles ?

La température était alors maintenue au dessous de 30°c dans les piscines des réacteurs 1 à 6 ainsi que dans la piscine commune de la centrale où sont transférés au bout de quelques années les combustibles usés des piscines. De l’eau de mer ayant été utilisée en mars 2011, les piscines 2 à 4 ont été dessalées.

Des 6 piscines de réacteurs de la centrale, c’est la piscine du réacteur N°4 qui contenait le plus de combustible : 264 tonnes d’uranium. Le cœur venait d’être vidé de son combustible très radioactif transféré de la cuve dans la piscine attenante. Une charge équivalente de combustible neuf non radioactif était en attente. Se trouvaient également dans la piscine des assemblages de combustibles provenant des décharges précédentes.

Renforcement de la piscine du réacteur N°4
Les piscines comportent un “liner” métallique dont l’étanchéité a  tenu lors du séisme du 11 mars 2011 et les explosions d’hydrogène. De façon à éviter une vidange intempestive de la piscine lors d’un nouveau séisme et d’éventuelles explosions, des travaux de renforcement furent réalisés sous  forme de renforts métalliques fixés sous la structure avec du béton coulé.
© IRSN ©

Il y avait-il un risque de vidange brutale de la piscine ? L’évolution de la chaleur dégagée par les matières radioactives montre que depuis l’épisode des 16-19 mars 2011, qui avait nécessité de refroidir la piscine du réacteur N°4 avec de l’eau de mer, cette chaleur (et donc la radioactivité) avait été divisée environ par 10 en 18 mois et davantage ensuite. Cette diminution offrait plus de temps pour rétablir un refroidissement, l’obstacle principal étant la présence d’un intense rayonnement gamma.

Dans le cadre des mesures antisismiques, les piscines avaient été renforcées d’un liner, une armature métallique. Ces structures furent renforcées par des piliers métalliques et un soubassement en béton. De façon à éviter le risque de rupture de gaines consécutives à un autre choc sismique laissant échapper de la radioactivité, la priorité fut donnée à l’évacuation des matières radioactives des piscines.

Piscine du réacteur N°4 : besoins de refroidissement
Le calcul de l’évolution de la chaleur dégagée par les matières radioactives entreposées dans la piscine du réacteur N°4, montre que l’essentiel de cette chaleur (courbe en grisé) provenait du combustible chaud tout juste sorti du cœur en mars 2011. La chaleur dégagée, et donc les besoins de refroidissements, a été divisée par 10 durant les 18 premiers mois après l’accident.
© IN2P3 ©

Pour la piscine du réacteur N°4, après le déblayage des débris encombrant les alentours et le dernier étage, une structure a fut érigée à côté du bâtiment, équipée d’un pont roulant de grande capacité. Ce pont roulant permit de descendre dans la piscine un “château” de transport dans lequel les combustibles usés furent glissés, toujours sous eau afin d’assurer la protection biologique. Les combustibles transférés de leurs paniers métalliques dans ce lourd «château de transport» en acier, puis à destination d’un centre d’entreposage.

Le début de l’évacuation commença en novembre 2013 une fois le dispositif d’extraction installé. Les délicates opérations de retrait du combustible se déroulèrent sans incident jusqu’au 22 décembre 2014, mettant fin à la menace d’une vidange subite de la piscine. TEPCO entreprit ensuite l’évacuation des combustibles usés des piscines des unités 1, 2 et 3. Ces évacuations sont aujourd’hui terminées. Il y avait moins de matières radioactives à retirer de ces piscines, mais les niveaux de radiations autour ces dernières étaient élevés.

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