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Le projet PASSAM

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​Dernière mise à jour en mars 2017


Le projet PASSAM (Passive and Active Systems on Severe Accident Source Term Mitigation), lancé en janvier 2013 et achevé fin 2016, a étudié les possibilités d'améliorer la réduction (dite mitigation) des rejets radioactifs qui peuvent avoir lieu dans l'environnement suite à un accident nucléaire de fusion de cœur. Mené par l'IRSN, dans le cadre du 7e Programme-cadre de recherche et développement (PCRD) de la Commission Européennne, il a rassemblé 9 partenaires européens.
 

Contexte et objectifs
 
Lors d'un accident de fusion du cœur d'un réacteur nucléaire à eau légère, des éléments radioactifs issus des crayons de combustible peuvent être rejetés dans l'environnement, exposant l'homme, la faune et la flore à un risque de contamination radiologique. Depuis de nombreuses années, l'IRSN mène ou contribue à des projets de recherche qui visent à améliorer les connaissances sur la progression des accidents de fusion de cœur, sur les cinétiques de rejets des radionucléides et sur les moyens d'atténuer ces rejets. Les programmes internationaux PHEBUS (achevé en 2010), ISTP (achevé en 2013) et STEM (en cours jusqu'en 2019) ont notamment permis d'en savoir plus sur le comportement des produits de fission dans le circuit primaire du réacteur et dans son enceinte de confinement.
 
Afin de réduire le risque d'un rejet massif des éléments radioactifs, il a été mis en place sur certains réacteurs, et en particulier sur ceux du parc électronucléaire français, un système d'éventage-filtration. Ce système permet de dépressuriser l'enceinte de confinement à travers un dispositif de filtration qui limite le rejet des éléments radioactifs dans l'environnement.
 
En France, le dispositif de filtration retenu consiste en un préfiltre métallique et un filtre à sable respectivement disposés à l'intérieur et à l'extérieur de l'enceinte de confinement du réacteur. Ce système, efficace pour la filtration des aérosols, n'a pas été conçu pour retenir les formes gazeuses des radionucléides, en particulier les formes gazeuses de l'iode qui présente pourtant un enjeu de sûreté majeur pour les populations dans les premiers jours suivant un accident.
 
Le projet PASSAM a étudié expérimentalement les possibilités d'améliorer les systèmes de filtration existants mais a également testé d'autres approches innovantes de rétention de l'iode. Il s'agissait de s'intéresser notamment, en s'appuyant sur des expérimentations les plus proches possibles des conditions réelles d'un accident de fusion de cœur :
  • aux performances des systèmes de mitigation ;
  • au comportement à long terme des éléments piégés par les systèmes de rétention (notamment au potentiel de revaporisation des éléments radioactifs piégés).
     


Déroulement du programme
 
Le projet PASSAM, coordonné au plan général par l'IRSN, s'est organisé autour de quatre « work packages » (WP) techniques et scientifiques :
  • la rédaction, portée par le CIEMAT (Espagne), de l'état de l'art sur les systèmes de filtration existants ou potentiels ainsi que la définition des expérimentations à réaliser dans le cadre du projet ; le développement, porté par RSE (Italie), des premiers modèles simplifiés de calcul, à intégrer dans les codes de calcul d'accident nucléaires, tel que le logiciel de simulation d'un accident grave ASTEC développé par l'IRSN ;
  • les expérimentations sur les systèmes de filtration existants, portées par le PSI (Suisse) et l'IRSN ;
  • portées par VTT (Finlande),  CIEMAT et CSIC (Espagne), RSE (Italie), l'IRSN et Areva GmbH (Allemagne), les expérimentations sur cinq nouveaux systèmes de mitigation des rejets, choisis pour leur fort potentiel ;
  • enfin la synthèse finale du projet, à la charge de l'IRSN, et la dissémination des connaissances (publications, workshops...).
 
Plusieurs systèmes existants ont été passés en revue (filtres à barbotage, filtres à sable et pré-filtres métalliques) ainsi que plusieurs systèmes innovants (système d'agglomération acoustique, pulvérisateurs à haute pression, précipitateurs électrostatiques, zéolithes avancées, systèmes combinés de filtration par voie humide et par voie sèche). Des tests d'adsorption pour les espèces gazeuses considérées ont été réalisés, à petite échelle principalement, pour chaque type de filtre, en tenant compte de la vitesse d'adsorption, de la capacité maximale de piégeage, de la température et du taux d'humidité... La réversibilité du piégeage sous rayonnement ionisant gamma a également été évaluée. 
 
Pour ces expérimentations, plusieurs installations de l'IRSN ont été utilisées : le dispositif d'essai EPICUR, constitué d'un irradiateur à rayonnement gamma (six sources de cobalt-60), a permis de tester la stabilité à long terme des radioéléments piégés sur les différents dispositifs de filtration ; l'installation PERSÉE, récemment inaugurée, a permis de réaliser un test à grande échelle d'efficacité de piégeage de composés iodés par des filtres à zéolithes.
 
 
Résultats du projet
 
Le projet PASSAM a permis de constituer une base de données expérimentales pour chaque système de mitigation étudié. Elle est utile aux différentes autorités de sûreté nucléaires nationales mais également aux  organismes techniques chargés des évaluations de sûreté (TSO) ainsi qu'aux exploitants d'installations nucléaires, pour accroître la fiabilité des systèmes qui existent dans les centrales nucléaires actuellement en service.
 
Les expérimentations ont permis d'aboutir à plusieurs observations importantes :
  • L'hydrodynamique dans les filtres liquides (à barbotage), système le plus étudié lors du projet PASSAM, diffère de façon significative des données actuellement introduites dans les logiciels de calculs d'accidents graves et plus précisément dans les modules de calcul spécifiques à ce type de filtre, particulièrement pour les fortes vitesses d'écoulement gazeux.
  • L'efficacité des filtres à sable associés aux pré-filtres métalliques, mis en œuvre sur toutes les centrales nucléaires françaises, a été vérifiée pour la filtration de l'iode organique gazeux. Il a été confirmé que l'iode organique n'est pas retenu par ce type de filtre. De plus, dans des conditions de température et de rayonnement gamma proches de celles attendues en cas d'accident, l'instabilité des aérosols d'iodure de césium préalablement piégés dans le filtre à sable a été mise en évidence, ce qui pourrait conduire à un rejet différé d'iode gazeux.
  • Parmi les procédés novateurs, qui peuvent compléter les systèmes existants, on notera surtout l'excellente efficacité de piégeage de l'iode moléculaire et de l'iode organique par les zéolithes, surtout la zéolithe de type Faujasite-Y d'argent.
 
Les observations issues des expérimentations de PASSAM ont permis d'établir de nouveaux modèles de calcul sur la filtration des rejets ainsi que d'améliorer les modèles existants. Ces modèles seront intégrés ultérieurement dans les logiciels de calcul spécifiques aux systèmes de filtration, puis dans les logiciels de calcul d'accidents graves, notamment dans le système de logiciels européen ASTEC, développé par l'IRSN.
 
Les résultats obtenus au cours du projet PASSAM viennent en outre alimenter le projet MIRE (2014-2019) mené par l'IRSN. Ce projet français ANR-RSNR vise également à améliorer la limitation des rejets radioactifs lors d'un accident de fusion du cœur en acquérant des connaissances sur les systèmes de filtration qui existent dans le monde et sur des nouveaux systèmes de filtration efficaces et robustes. Il se différencie du projet PASSAM, notamment parce qu'il approfondit plus que ce dernier la R&D sur les matériaux de filtration innovants et prend aussi en compte le piégeage du ruthénium gazeux, qui pourrait, selon les scénarios d'accident, être également un contributeur majeur aux rejets atmosphériques et aux conséquences sanitaires sur le court terme.

Caractéristiques

​Dates : 2013-2016
Partenaires : IRSN (France), EDF (France), Université de Lorraine (France), Ciemat (Espagne), CSIC (Espagne),    PSI (Suisse), RSE (Italie), VTT (Finlande), Areva GmbH (Allemagne)

Budget : 5,1 millions d'euros dont 3,6 financés par la Commission européenne

Laboratoires IRSN impliqués

Rapport final

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