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Risque sismique et installations nucléaires

Etudes de l'aléa sismique pour le centre de recherche de Cadarache

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L’aléa sismique sur le centre de recherche de Cadarache est régulièrement évalué dans le cadre soit de l’évaluation de dossiers de sûreté d’installations nouvelles, soit dans le cadre des réexamens de sûreté d’installations existantes.

De son côté l’IRSN, pour fournir un avis circonstancié aux autorités concernées sur ces différentes études, peut être amené à procéder par lui-même à des études. En pratique, l’évolution des connaissances géologiques et sismologiques conduit à revoir régulièrement ces études afin de prendre en compte les connaissances les plus récentes.

Dans la présente fiche, les études effectuées par l’IRSN en 2001 sont tout d’abord présentées. Dans une deuxième partie, les nouvelles données géologiques récemment acquises et susceptibles de modifier l’appréciation de 2001 sont résumées.

 

Etudes menées par l'IRSN concernant l’aléa sismique sur le site de Cadarache

Ces études ont été menées en suivant la démarche préconisée par la RFS 2001-01.

Détermination des  séismes de  référence

Les évènements les plus importants pour définir l’aléa sismique à Cadarache sont le séisme de Manosque (14/08/1708), le paléoséisme de Valveranne (daté entre -26000 et - 9 000 ans) ainsi que le séisme de Lambesc (11/6/1909).

Le premier, dont l’hypocentre est superficiel (de l’ordre de 5 km), a causé des dommages importants (intensité épicentrale VIII : « dégâts importants à massifs ») malgré sa magnitude faible (5,5). L’importance du second ne peut être estimée que par les traces qu’il a laissées dans les couches sédimentaires de surface : il aurait causé un déplacement du sol d’environ un mètre et, par analogie avec les séismes contemporains, sa magnitude aurait atteint 6,5.

Enfin, le séisme de Lambesc, avec une magnitude de 6, est le séisme historique le plus important de la région (voir la page dédiée au séisme de Lambesc).

Les deux séismes de Manosque et Valveranne sont considérés, en raison de leur localisation et de leurs caractéristiques, comme liés à l’activité de la faille de la Moyenne Durance. Pour déterminer l’aléa conformément à la RFS 2001-01, ces séismes doivent, dans une démarche prudente, être déplacés sur les segments de cette faille, jusqu’au plus près du site. La distance ainsi obtenue, la plus courte entre les séismes possibles et le site, est de 5,5 km (figure 1).

Le séisme de Lambesc (1909) est pour sa part associé à la faille chevauchante est-ouest de la Trévaresse et, en application de la Règle, l’IRSN considère qu’il peut se produire de nouveau sur des failles similaires comme celle du Luberon, située à 14,5 km du site (figure 2). 

Distance en surface entre le site de Cadarache et la faille de la Moyenne Durance où se sont produits le séisme de Manosque

Figure 1 : Distance en surface entre le site de Cadarache et la faille de la Moyenne Durance où se sont produits le séisme de Manosque (1708) et le paléoséisme de Valveranne. 

Distance en surface entre le site de Cadarache et le système de failles chevauchantes est-ouest. Le séisme de Lambesc (1909)  
Figure 2 : Distance en surface entre le site de Cadarache et le système de failles chevauchantes est-ouest. Le séisme de Lambesc (1909) s’est produit sur une des failles de cette famille (faille de la Trévaresse).
 

Finalement, l’IRSN a retenu en 2001 les couples magnitude – distance suivants pour le calcul des mouvements sismiques à prendre en compte (tableau 1) :
  • magnitude 5,5 (6 pour le séisme majoré de sûreté) à 7,5 km pour le séisme de 1708
  • magnitude 6 (6,5 pour le séisme majoré de sûreté) à 16,5 km pour le séisme de Lambesc de 1909
  • magnitude 6,5 à 11,5 km pour le paléoséisme (conformément à la RFS, la magnitude du paléoséisme n’est pas majorée).

 

Tableau 1 : caractéristiques des séismes de référence pour le site de Cadarache

 Evènement

 Evaluation IRSN 2001

 

 Magnitude (M)

Profondeur (km)

 Distance épicentrale#

Distance hypocentrale 

 Manosque (1708)

 5,5

 5

 5,5

 7,5

 Lambesc (1909)

 6

 8

 14,5

 16,5

 Valveranne

 6,5

 10

 

 5,5

 11,5

#La distance épicentrale est calculée après translation de l’épicentre observé au plus près du site, en tenant compte du zonage sismotectonique et en conformité avec la RFS 2001-01.

 

Détermination des spectres de réponse

Les couples magnitude-distance pour les couples séisme-site sont traduits en termes de spectres de réponse de la composante horizontale, en utilisant la loi d’atténuation de la RFS 2001-01 (Berge-Thierry et al., 2003) développée à partir d’une sismothèque mondiale. Les spectres présentés supposent que les installations sont implantées sur un sol dur (figure 3).

spectres de réponse des différents séismes pris en compte par l’IRSN pour évaluer l’aléa sismique sur le site de Cadarache

Figure 3 : Spectres de réponse des différents séismes pris en compte par l’IRSN
pour évaluer l’aléa sismique sur le site de Cadarache 

En termes de spectre de réponse, les deux séismes les plus pénalisants pour le site de Cadarache sont ceux de Manosque (à haute fréquence) et de Valveranne (à basse fréquence, sous 3 Hz).

Les mouvements sismiques de référence déterminés par l’IRSN à l’issue de ses études ne sont pas significativement différents de ceux proposés par l’exploitant (CEA) en 2001.

 

Evolution des connaissances depuis 2001

Des travaux récents de l’IRSN (Cushing et al., 2008) ont modifié la connaissance de la cartographie de la faille de la Moyenne Durance (FMD) et des failles chevauchantes est-ouest voisines. Ces nouvelles données conduisent ainsi à placer le segment le plus proche de la FMD à seulement 3 km de la bordure du site (figure 4).

Par ailleurs, les travaux les plus récents (Baroux et al., 2003 ; Chardon et al., 2005) confirment l’hypothèse de 2001 selon laquelle le séisme de Lambesc a été généré par la faille chevauchante est-ouest de la Trévaresse. La nouvelle cartographie de Cushing et al. (2007) montre en outre que la faille chevauchante est-ouest la plus proche (celle du Luberon) est en fait située à seulement 10 km (plutôt que 14,5 km).

Localisation des segments de la faille de la Moyenne Durance et des principaux séismes historiques de la région

Figure 4 : Localisation des segments de la faille de la Moyenne Durance et des principaux séismes historiques de la région d'après la nouvelle cartographie de Cushing et al. (2007).
 

Les travaux de Baroux et al. (2003) et les méthodes développées par l’IRSN conduisent aujourd’hui l’IRSN à préconiser de retenir des couples magnitude/distance sensiblement différents de ceux déterminés en 2001. Les caractéristiques révisées sont résumées dans le tableau 2.

Tableau 2 : caractéristiques révisées des séismes de référence pour le site de Cadarache

 Evènement

Mise à jour de l'évaluation IRSN (2009)

Développements scientifiques récents ou en cours)

 

 Magnitude (M)

Profondeur (km)

 Distance épicentrale#

Distance hypocentrale 

 Manosque (1708)

  Ms = 4,7 +/- 0,5*

4 +/- 2*

3$

 5

 Lambesc (1909)

Ms = 5,7 à 6**

 5* à 6**

 10$

 11,2 à 11,7

 Valveranne

 6,5

 10

 

3$

 10,5

# La distance épicentrale est calculée après translation de l’épicentre observé au plus près du site,
en tenant compte du zonage sismotectonique et en conformité avec la RFS 2001-01.
* D’après l’analyse de la sismicité historique.
** D’après l’analyse des enregistrements sismiques et géodésiques (Baroux et al., 2003).
$ D’après la cartographie de Cushing et al. (2007).

Les résultats des études récentes menées dans le domaine de la géologie et de la sismicité historique conduisent d’une part à diminuer les distances des séismes de référence au site et d’autre part à réviser à la baisse la magnitude du séisme de Manosque. Ces nouvelles données ne devraient pas conduire à modifier sensiblement les mouvements sismiques de référence à prendre en compte pour le site de Cadarache. Ce point sera examiné ultérieurement, sur la base des études présentées par le CEA à l’occasion des réexamens de sûreté prévus par la loi du 13 juin 2006.

 

Les conditions de sol à Cadarache

Les spectres de réponse définissant l’aléa sismique, tels que présentés ci-dessus, sont adaptés pour des conditions locales de sol dur. Ces conditions sont effectivement celles rencontrées pour une partie des installations du site de Cadarache, notamment celles implantées sur des formations géologiques compactes telles que les calcaires crétacés.

Cependant, quelques installations sont installées sur des sols présentant des vitesses d’ondes sismiques S inférieures à 800 m/s (condition dite « aux sédiments »). Cette configuration peut modifier le signal sismique calculé pour un sol dur (effets de site). Dans ce cas, la RFS prévoit un spectre de réponse adapté à ces conditions (figure 6).

Comparaison de spectres de réponse pour un même couple magnitude/distance pour 2 conditions de sol différentes

Figure 6 : Comparaison de spectres de réponse pour un même couple magnitude/distance pour 2 conditions de sol différentes, en application de la RFS 2001-01.

Par ailleurs, le site de Cadarache est implanté dans une vallée rejoignant la Durance, la vallée des Piles. Cette vallée actuelle recoupe elle-même une paléovallée remplie de sédiments (tons orangés : sables rouges et brèches basales, d’âge miocène) (figure 7). Cette géométrie particulière étant propice à modifier le signal sismique, la RFS préconise que des études spécifiques soient conduites pour évaluer le mouvement sismique à retenir.

Des échanges entre l’IRSN et l’exploitant sont en cours à ce sujet. Ces échanges visent à développer et comparer des méthodes, outils et données qui pourraient être utilisés pour mener à bien de telles études spécifiques (modélisations, comparaisons des mouvements sismiques enregistrés sur rocher et sur sédiments, etc).

Croquis illustrant la géométrie de la paléovallée des Piles sous le site de Cadarache

Figure 7 : Croquis illustrant la géométrie de la paléovallée des Piles sous le site de Cadarache

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