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Crise

Catastrophe nucléaire : Séisme et tsunami, le scénario infernal

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Vendredi 11 mars 2011, à 14 h 46 heure locale (6 h 46 en France), un séisme de magnitude 8,9 se produit à 80 km à l’est de l’île de Honshu au Japon, entraînant la perte de l’alimentation électrique de la centrale de Fukushima Daiichi. Les réacteurs se mettent à l’arrêt et les générateurs électriques de secours prennent le relais.

Mais le séisme a généré un tsunami : 55 minutes plus tard, des vagues de 14 mètres atteignent la côte et débordent les murets de protection de la centrale. Les générateurs électriques de secours sont noyés et les prises d’eau refroidissant le réacteur sont endommagées.

Retour sur l’état de l’installation et les répercussions.

 

La centrale de Fukushima Daiichi 

Exploitée par Tokyo Electric Power Company (Tepco), la centrale de Fukushima Daiichi (Daiichi signifie n° 1) est constituée de six réacteurs à eau bouillante, de conception américaine, d’une puissance électrique comprise entre 460 et 1 100 mégawatts. Ils ont été construits dans les années 1970.  

La centrale de Fukushima Daiichi : Les 4 réacteurs endommagés © DigitalGlobe

Différentes technologies de réacteurs

Si tous les réacteurs électronucléaires actuels utilisent l’énergie de fission pour produire de l’électricité, leur conception diffère largement. Par exemple, Fukushima est équipée de réacteurs à eau bouillante (REB). En France, le parc d’EDF est constitué de réacteurs à eau sous pression (REP). Deux différences importantes séparent ces technologies : 

  • la taille de l’enceinte de confinement, bien plus petite dans le cas des REB, rend la montée en pression plus rapide ;
  • le système de refroidissement. Dans les REB, la vapeur générée par le refroidissement du cœur est directement envoyée à la turbine. Dans les REP, il existe un circuit intermédiaire : le circuit d’eau refroidissant le réacteur se refroidit lui-même en transférant sa chaleur à un circuit secondaire d’eau qui met en mouvement la turbine.  

 

Le scénario de l'accident

11 mars 2011 

Les réacteurs 4, 5 et 6 sont à l’arrêt pour maintenance. Le tremblement de terre entraîne l’arrêt automatique des réacteurs 1, 2 et 3 en fonctionnement. Il conduit aussi à la perte des alimentations électriques externes des réacteurs et au démarrage des alimentations électriques internes (groupes électrogènes de secours à moteur Diesel). Cinquante-cinq minutes plus tard, une vague de tsunami de 14 mètres endommage les prises d’eau en mer et provoque la perte des diesels de secours des réacteurs 1 à 4. 

À la suite de la perte des groupes électrogènes de secours à moteur Diesel, des turbopompes alimentées par la vapeur produite dans le cœur des réacteurs et faisant circuler l’eau contenue dans des tuyaux annulaires (les tores) situés en partie inférieure des bâtiments ont momentanément assuré le refroidissement des cœurs. Puis, en raison, a priori, de la défaillance des batteries électriques qui permettaient de commander les vannes de régulation des débits de vapeur, ces systèmes ont été progressivement rendus inopérants. Quand bien même, ce système ne pouvait constituer un refroidissement durable, la source froide ayant été détruite.

C’est ce qui provoque la fusion du cœur des réacteurs 1, 2 et 3, qui entraîne des rejets. Cette fusion  nécessite des éventages, c’est-à-dire une mise à l’air, pour réduire la pression dans les enceintes de confinement.  

La centrale de Fukushima Daiichi © Hervé Bouilly - Source : IRSN

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Réacteur n°1 - 12 mars, 7h36. 

Explosion dans la partie haute du réacteur n° 1. Quelques heures plus tôt, un éventage a été engagé pour réduire la pression dans l’enceinte de confinement. Du fait de l’indisponibilité des moyens de refroidissement, le directeur de la centrale décidera en dernier recours d’injecter de l’eau de mer dans le cœur.

Réacteur n°3 - 14 mars, 13h.

Explosion dans la partie haute du réacteur n° 3. Un éventage de l’enceinte de confinement a été réalisé 24 heures plus tôt. De l’eau de mer est injectée pour refroidir le cœur. La piscine d’entreposage de combustibles usés fait également l’objet d’inquiétudes : le 17 mars, de l’eau de mer y est larguée par hélicoptère, avec peu de succès. Le lendemain, des moyens anti-incendie sont utilisés pour compenser l’évaporation.

Réacteur n°4 - 14 mars, 22h.

Incendie d’origine inconnue dans le hall de la piscine du réacteur n° 4 (à l’arrêt, cœur déchargé). Dans la soirée, nouvel incendie dans la partie nord-ouest du bâtiment, puis explosion dans le hall de la piscine. De l’eau est déversée dans la piscine avec le bras d’une pompe à béton.

Réacteur n°2 - 14 mars, 22h10.

Explosion en partie basse du réacteur n° 2. Une perte du système de refroidissement a été annoncée le matin même à 8 heures. De l’eau de mer est injectée pour refroidir le cœur.  Contamination atmosphériqueContamination maritimeRéacteurs n°5 et 6

Réacteurs n° 5 et 6

D’une construction plus récente, situés à une dizaine de mètres au-dessus du niveau d’implantation des quatre premiers réacteurs, ils ont mieux résisté. Un des quatre générateurs électriques du réacteur n° 6 a permis de refroidir les piscines d’entreposage des combustibles usés des réacteurs 5 et 6 (ceux-ci étaient à l’arrêt). Après l’explosion dans le hall de la piscine n° 4, des ouvertures ont été effectuées dans le bardage des halls des piscines pour favoriser l’évacuation de l’hydrogène de radiolyse.

 

La contamination radioactive


Contamination atmosphérique

Les décompressions successives et explosions ont entraîné des rejets radioactifs importants de produits de fission comme l’iode 131 et le césium 137. Les autorités japonaises ont décidé d’évacuer, quelques heures après le début de l’accident, 80 000 personnes dans un rayon de 20 km et de mettre à l’abri la population située dans la zone de 20 à 30 km.

Pendant la période concernée par ces rejets, la météorologie a été globalement favorable (vents principalement dirigés vers l’océan Pacifique), exception faite des 15 et 16 mars : la combinaison de vents entraînant les rejets vers le nord-ouest avec des précipitations importantes et la faible altitude du panache radioactif a favorisé les dépôts radioactifs sur une langue de territoire de 20 km de large et 70 km de long, dépassant la zone de mise à l’abri. Début juin, la population résidant entre 20 et 40 km au nord-ouest de la centrale a été évacuée.

 

Contamination maritime

Une forte contamination radioactive du milieu marin s’est produite. C’est la conséquence du déversement direct d’eaux contaminées provenant de la centrale, qui a duré environ jusqu’au 8 avril, et, dans une moindre mesure, des retombées dans l’océan d’une partie des radionucléides (césium 137 par exemple) rejetés dans l’atmosphère entre le 12 et le 22 mars.

Le rejet de césium 137 est le plus important apport ponctuel de radionucléides artificiels jamais observé dans le milieu marin. Si les très forts courants marins ont favorisé la dilution, les mesures montrent la persistance d’une contamination des espèces marines (poissons principalement) pêchées près des côtes de la préfecture de Fukushima.

Dans le réacteur n° 2, de l’eau fortement contaminée s’est échappée et s’est répandue dans les sous-sols du bâtiment des turbines. Des débits de dose de l’ordre du Gray par heure ont été annoncés. Une fuite d’eau vers l’océan a dû être colmatée dans l’urgence.

En parallèle, le refroidissement des cœurs des réacteurs 1, 2 et 3 en circuit ouvert a entraîné l’accumulation de très grandes quantités d’eau contaminée (environ 100 000 tonnes début juin). Dans l’attente de moyens d’entreposage supplémentaires et du démarrage d’une installation de traitement, les Japonais ont dû procéder au déversement en mer de 3 000 tonnes d’eau faiblement contaminée.

 

Huit autres réacteurs sous surveillance

Dans les premières heures qui ont suivi le séisme, l’IRSN a également surveillé huit autres réacteurs : les quatre réacteurs de Fukushima Daini, où une alimentation électrique a finalement pu être rétablie, les trois réacteurs d’Onagawa, où un incendie s’était déclaré en salle des machines, et le réacteur de la centrale de Tokaï, qui aurait connu une défaillance du système de refroidissement, mais dont le circuit de secours aurait pris le relais normalement. 

Le parc des sites nucléaires japonais © Hervé Bouilly - Source : IRSN

  

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