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R&D relative aux accidents graves dans les réacteurs à eau pressurisée : bilan et perspectives


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Rapport IRSN-2006/73 Rev1 - Rapport CEA-2006/474 Rev1

IRSN : Ahmed Bentaïb, Hervé Bonneville, Cataldo Caroli, Bernard Chaumont, Bernard Clément, Michel Cranga, Florian Fichot, Joëlle Fleurot, Richard Gonzalez, Vincent Koundy, Bruno Laurent, Jean-Claude Micaelli, Renaud Meignen, Frédérique Pichereau, Delphine Plassart, Emmanuel Raimond, Anne Tenaud et Jean-Pierre Van-Dorsselaere.
CEA : Gérard Ducros, Michel Durin, Christophe Journeau, Daniel Magallon, Jean-marie Seiler, Etienne Studer et Bruno Tourniaire.
EDF : William Ranval et les équipes "accidents graves" d’EDF.

Résumé

Ce document présente l'état actuel de la recherche relative aux accidents graves réalisée en France et à l'étranger. Il a pour but de donner une vision objective et la plus exhaustive possible de ce champ de recherche original. Il permet de contribuer à l'identification et à la hiérarchisation des besoins de R&D, cette hiérarchisation devant, bien entendu, être complétée par un éclairage fort sur les besoins en termes d'analyses de sûreté associées aux différents risques et phénomènes physiques, en particulier avec le support d'évaluations probabilistes de sûreté de niveau 2, dont le niveau de finesse doit être suffisant pour ne pas occulter, par construction, des phénomènes physiques dont la connaissance limitée conduit à des incertitudes importantes. Notons que ni les analyses de sûreté, ni les EPS 2 ne sont présentées dans ce document.

Ce rapport présente les phénomènes physiques pouvant survenir lors d'un accident grave, dans la cuve du réacteur et dans l’enceinte de confinement, leur enchaînement et les moyens permettant d’en atténuer les effets. Les scénarios correspondants sont présentés au chapitre 2. Le chapitre 3 est consacré au déroulement de l’accident en cuve ; y sont donc traités, la dégradation du cœur en cuve (3.1), le comportement du corium en fond de cuve (3.2), la rupture de la cuve (3.3) et la fusion en pression (3.4). Le chapitre 4 concerne les phénomènes pouvant mener à une défaillance précoce de l’enceinte, à savoir l’échauffement direct des gaz de l’enceinte (4.1), le risque hydrogène (4.2) et l’explosion de vapeur (4.3). Le phénomène pouvant mener à une défaillance différée de l’enceinte, à savoir l’interaction corium-béton, est abordé dans le chapitre 5. Le chapitre 6 est dédié aux problèmes liés à la rétention et au refroidissement du corium en cuve et hors cuve, à savoir la rétention en cuve par renoyage du circuit primaire ou par renoyage du puits de cuve (6.1), le refroidissement du corium sous eau en cours d’interaction corium-béton (6.2), l’étalement du corium (6.3) et le récupérateur hors cuve (6.4). Le chapitre 7 a trait au relâchement et au transport des produits de fission (PF) ; il aborde donc les thèmes du relâchement des PF en cuve (7.1) et hors cuve (7.3), du transport des PF dans les circuits primaire et secondaire (7.2), du comportement des aérosols dans l’enceinte de confinement (7.4) et de la chimie des PF (7.5). Enfin, le chapitre 8 présente un état des développements et de la validation des principaux codes « accidents graves » : ASTEC, MAAP et MELCOR.

Dans les chapitres 3 à 7, pour chacun des thèmes retenus, les phénomènes mis en jeu sont rappelés. Sont ensuite brièvement décrits les principales expériences réalisées sur le sujet, récentes, en cours et prévues, ainsi que les principaux modèles et codes spécifiques (hors codes intégraux) utilisés pour simuler les phénomènes en question. Un état des connaissances acquises à l’heure actuelle est établi et les perspectives en termes notamment de programmes expérimentaux et de développement d’outils de modélisation sont présentées.