Principes et concepts de la sûreté nucléaire
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1 - Titre du document - 19/11/2014
Principes et concepts de la sûreté nucléaire
Amélioration continue de la sûreté des réacteurs EDF
Michel Lambert (EDF)
1 – SFEN - 19 octobre 2014Copyright EDF Octobre 2014
Sommaire
1 – Le parc nucléaire Français
2 – Les fondements de la sûreté
3 – Le REX national et international
4 – Les réexamens de sûreté décennaux
5 - Conclusion
2 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
900 MW 1,300 MW 1,500 MW
Gravelines
Chooz
Cattenom
Fessenheim
Bugey
St AlbanCruas
Tricastin
PenlyPaluelFlamanville
St Laurent DampierreBellevilleChinon
Civaux
Blayais
Golfech
Nogent Seine
1. Le parc Nucléaire Français (1/1)
3 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
• 58 réacteurs /19 sites - 63 Gw ~ 80 % de la production électrique France
• âgemoyen : 28 ans ; Fessenheim 1 (37) ; Civaux 2 (14).
• Plus de 1500 année*réacteur d’exploitation
• Le processus de réexamen de sûreté est mis en œuvre depuis 30 ans en France
2. Les fondements de la sûreté (1/7)Définition et objectifs de la sûreté nucléaire
La sûreté nucléaire , c’est :L’ensemble des dispositions techniques et des mesuresd’organisation relatives à la conception, à la construction, aufonctionnement, à l’arrêt et au démantèlement des installationsnucléaires de base, ainsi qu’au transport des substances radioactives,prises en vue de prévenir les accidents ou d’en limiter les effets.
Définition de la sûreté nucléaireDéfinition de la sûreté nucléaire
Code Env.(Art. L591-1)INB Art. 3.1 (définition)
Code Env.(Art. L591-1)INB Art. 3.1 (définition)
Son objectif est donc :De protéger
Les populations,
L’environnement
Les travailleursContre
Les effets des rejets accidentels (rayonnements ionisants ou produits chimiques)
Par
La prévention des accidents avec un haut degré de confiance
La limitation des rejets et des doses reçues
4 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
Démarche de prévention et de mitigation
Démarche de prévention et de mitigation
2. Les fondements de la sûreté (2/7) Les fonctions fondamentales de sûreté
Fonctions fondamentales de sûreté
RéactivitéRéactivité
RefroidissementRefroidissement
ConfinementConfinement
INB Art.3.4-IINB Art.3.4-I
Contrôler et maîtriser à tout instant la puissanceneutronique des réacteurs
Confiner les substances radioactives
Protéger les personnes et l’environnement contre lesrayonnements ionisants et les rejets chimiques
Refroidir le combustible et évacuer la chaleur produite
5 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
2. Les fondements de la sûreté (3/7) Le concept de défense en profondeur
Le concept de défense en profondeur consiste en une suite d’actions, d’équipements ou de procédures, regroupés en niveaux successifs, suffisamment indépendants , visant à :
• Prévenir les incidents (fabrication des composants -Exploitation)
• Détecter les incidents pour éviter un accident ; revenir à un fonctionnement normal OU atteindre et maintenir l’état sûr (système de protection – procédures incidentelles)
• Maîtriser les accidents non évités, ramener et maintenir l’installation dans un état sûr (systèmes de sauvegarde)
• Gérer les accidents non maîtrisés pour en limiter les conséquences (Moyens de mitigation - Procédures de conduite –Gestion de la crise)
INB Art.3.1INB Art.3.1
6 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
2. Les fondements de la sûreté (4/7) La notion de barrières
En application de la défense en profondeur
En application de la défense en profondeur
Interposition de barrières successives entre la source de rayonnement et l’environnement
3 barrières de sûreté :
• la gaine du combustible• le circuit primaire principal• l’enceinte de confinement
Définition de moyens visant à protéger les barrières, éviter leur défaillance, et limiter les conséquences en cas de défaillance
INB Art.3.4-IIIINB Art.3.4-III
7 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
2. Les fondements de la sûreté (5/7) Les évènements à considérer
Les initiateurs internes :Etudes d’accidents de dimensionnement (transitoires neutroniques et thermohydrauliques)
Etudes du domaine complémentaire (transitoires non considérés à la conception initiale pour le parc, issus notamment des Etudes Probabilistes de Sûreté EPS )
Etudes hypothétiques d’accidents avec fusion du cœur
Les agressions :Agressions internes (incendie, inondation interne par rupture de tuyauterie…)
Agressions externes d’origine naturelle (séisme, inondation externe…)
Agressions externes d’origine humaine (risque industriel, aérien, malveillance…)
En application de la défense en profondeur
En application de la défense en profondeur
8 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
2. Les fondements de la sûreté (6/7)Les principales étapes de la démarche de sûreté à l a conception
Une phase de dimensionnement initial , qui permet de définir :
Les caractéristiques principales des bâtiments et des équipements (systèmes de protection et de sauvegarde )
L’architecture des systèmes élémentaires (CDU)
L’installation générale de la centrale (séparation géographique )
Une phase de vérification :Sur la base d’une vérification déterministe du dimensionnement initial,
et d’une vérification probabiliste : évaluation probabiliste du risque de fusion du cœur (EPS de niveau 1 ) et de rejets (EPS de niveau 2 )
=> Avec le cas échéant, étude et déploiement de dispositions complémentaires
2 étapes principales dans la démarche de sûreté à la conception
2 étapes principales dans la démarche de sûreté à la conception
9 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
2. Les fondements de la sûreté (7/7) La démarche de sûreté en exploitation
Maintenir le niveau de sûreté :
Formation des opérateurs et recyclage régulier
Maintenance des matériels l’installationRéalisation d’Essais Périodique ( EP) pour vérifier la disponibilité et la performance des matérielsREX des bonnes pratiques d’exploitation
Rester dans le domaine de fonctionnement normal :Spécifications Techniques d’Exploitation ( STE ):
Paramètres limites du fonctionnement normalDisponibilité des matériels de protection et sauveg arde
En cas d’incident ou d’accident, ramener le réacteu r dans un état sûr
Conduite Incidentelle et Accidentelle ( CIA ):Jeux de documents qui orientent l’opérateur A partir de l’état de l’installation = 3 fonctions de sûreté : réactivité, refroidissement, confinement
Règles Générales d’Exploitation
Règles Générales d’Exploitation
10 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
3. Le REX National et International (1/8)REX français – exemples marquants
Action continue : Analyse des événements significatifs sûreté⇒ Environ 600 ESS déclarés par an, dont environ 540 niv 0, 60 niv 1 et
de l’ordre de 1 niv 2 (INES)⇒ Analyse du « poids sûreté » des événements à enjeu «sûreté » et si
besoin réalisation de modification (matériel ou documentaire)
11 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
Une politique volontariste de déclaration des événements, même ceux sans impact direct sur la sûreté
Une politique volontariste de déclaration des événements, même ceux sans impact direct sur la sûreté
2003 – CaniculeTempératures élevées de l’air et de l’eau + agressi on canicule
Relèvement des températures de référence⇒ Groupes froids supplémentaires ⇒ Système d’alerte (règles particulières de conduite )
Années 90 - Remplacement de matériels en inconel (oxydation)
⇒ Couvercles de cuve (remplacés sur l’ensemble du parc)⇒ Générateurs de vapeur (remplacé en fonction du nombre de tubes
bouchés)
Des enseignements tirés des évènements survenus en France
Des enseignements tirés des évènements survenus en France
3. Le REX National et International (2/8) REX international : exemples marquants
1979 – Accident de Three Mile Island (USA)Fusion partielle du cœur, mais le cœur est resté co ntenu en cuve
Causes profondes : «défaut de jeunesse » de la filière REP
Initiateur banal : perte de l’eau alimentaire normale
Système de sauvegarde condamné fermé
Brèche primaire :Soupapes pressuriseur qui se bloque ouverte
Connaissances thermohydrauliques approximatives / Conduite inappropriée : arrêt de l’injection par l’opérateur
Enseignements EDF: Changement de technologie des soupapes pressuriseur (SEBIM)
Evolution profonde de la conduite accidentelle : Approche par Etats
Renforcement du rôle de la Filière Indépendante de Sûreté
Amélioration de l’ergonomie de la salle de commande
Moyen de mitigations des accidents graves: Recombineurs,…
Etc ….
Des enseignements tirés des évènements survenus dans le monde
Des enseignements tirés des évènements survenus dans le monde
12 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
Exemple centrale N4
3. Le REX National et International (3/8)Exemple : Filtration d’un rejet enceinte
Pre-filtre : DF aerosols >10Filtre: DF aerosols >100
⇒Rejets filtrés : Effets limités dans l’espace et dans le temps13 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
14 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
3. Le REX National et International (4/8)Exemple : Recombineurs H 2 pour protéger l’enceinte de confinement
• Installés dans une enceinte robuste, de grand volume , les Recombineurs Auto Catalytiques Passifs (RAP) évitent l’accumulation d’H2 dans l’enceinte de confinement
• Répartis dans tout le bâtiment réacteur
• Solution passive , particulièrement efficace pour les enceintes de grand volume
Les évolutions – REX des accidents majeurs
2002 – Davis Besse (USA)Endommagement du couvercle de cuve par corrosion
Cavité dans le couvercle de cuve découverte en arrêt
Causes profondes :Des causes profondes en lien avec la culture sûreté : malgré l’absence d’initiateur, INES 3 : Signes précurseurs insuffisamment exploités
Enseignements EDFProblème matériel traité dans les années 80 (changement des couvercles)Réaffirmation de l’importance des actions engagées sur le management de la sûreté et la robustesse du processus de prise de décision
15 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
1986 – Tchernobyl (Ukraine)Accident de réactivité, fusion du cœur, rejets mass ifs dans l’environnement
Causes profondes :Conception peu robuste (instabilité neutronique)Manque de culture sûreté (exploitation du réacteur hors conception)
Enseignements EDFVérification de la bonne prise en compte des acciden ts de réactivité : Protection anti-dilution - Redondance chute des grappes
3. Le REX National et International (5/8)REX international : exemples marquants
2011 – Fukushima (Japon )Accident grave avec fusion du cœur sur plusieurs tr anches d’un site suite à un tsunami (issu d’un séisme)
Causes profondes :
Risque de tsunami insuffisamment pris en compte au Japon
Manque de culture sûreté : attitude interrogative insuffisante et processus de prise de décision défaillant
Enseignements EDF : Renforcer les réserves en eau et en source électriq ue, face à une agression de très forte intensité
Continuité par rapport aux actions présentées par EDF (2009) lors de la phase stratégique du réexamen de sûreté VD4 900
Phase 1 : moyens mobiles et Force Action Rapide Nucléaire
Phase 2 : diesel d’ultime secours et appoint en eau ultime
Des enseignements tirés des évènements survenus dans le monde
Des enseignements tirés des évènements survenus dans le monde
16 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
3. Le REX National et International (6/8)REX international : exemples marquants
A l’issue des ECS, l’ASN a émis l’avis suivant :«A l’issue des évaluations complémentaires de sûreté des installations nucléaires prioritaires, L’ASN considère que les installations examinées présentent un niveau de sûreté suffisant pour qu’elle ne demande l’arrêt immédiat d’aucune d’entre elles. Dans le même temps, L’ASN considère que la poursuite de leur exploitation nécessite d’augmenter dans les meilleurs délais, au-delà des marges de sûreté dont elles disposent déjà, leur robustesse face à des situations extrêmes ».
17
Valise mobile alim élecsoupapes pressuriseur
Groupe Electrogène provisoire en attente du DUS
Source d’eau et pompage : selon les sites Tuyauteries
souplesPiquages fixes sur utilisateurs
Pompe mobile et piquages fixes ‘’H3.2’’
17 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
3. Le REX National et International (7/8)Fukushima: Illustration des modifications court terme
1818 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
Compléter les organisations de crise et moyens asso ciés pour faire face à plusieurs réacteurs d’un même site accidenté (ou d’ autres situations difficilement prévisibles), dans un contexte extrêm ement perturbé .
3. Le REX National et International (8/8)Fukushima: Illustration – La Force d’action rapide
Un outil efficace pour mettre en œuvre l’améliorati on continue:
Pratiqué en France « depuis toujours »
Évolution de la réglementation:
Décisions ASN (Environnement, Réexamen, Incendie …) et guides ASN (Inondations externes, …), Règles neige et vent, rejets gaz à effet de serre…
Évolution des connaissances:
Incidents/accidents, R&D : expérimentation et codes de calculs, matériels,…
Évolution de l’environnement
Sites industriels, …Amélioration de conception
Modifications, …
4. Les réexamens de sûreté décennaux (1/3)Pourquoi un réexamen de sûreté ?
19 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
4. Les réexamens de sûreté décennaux (2/3)La réglementation actuelle
articles L.593-18 et 19 du code de l’environnement :
� doit permettre d’apprécier la conformité de l’installation
� doit permettre d’actualiser des risques ou inconvénients de l’installation, en tenant compte notamment de l'état de l'installation, de l'expérience acquise au cours de l'exploitation, de l'évolution des connaissances et des règles applicables aux installations similaires.
�2 Etapes� Examen de conformité� Réévaluation de sûreté
�Conduit à la mise à jour du Rapport de sûreté et des Règles Générales d’exploitation
20 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
21 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
� Accidents de dimensionnement
Thèmes
� Diminuer les conséquences radiologiques desaccidents de perte de réfrigérant primaire (APRP)et de rupture de tube de générateur de vapeur(RTGV)
Objectifs de sûreté
� Entreposage des assemblages combustible (AC) dans le BK
� Meilleure prise en compte des agressions internes et externes
�Amener à un niveau résiduel le risque dedécouvrement d’un Assemblage combustible enBâtiment comubutible (BK)
Développer une EPS BK pour vérifier le niveau de risque
�Accidents avec fusion du cœur
� Réévaluer les agressions de référence sur la basedu REX et des recommandations du Groupe Permanantréacteur
�Réduire les conséquences radiologiques de cesaccidents et réduire le risque de rejets précoces etimportants
4. Les réexamens de sûreté décennaux (3/3)Exemple du réexamen de sûreté VD3 1300 MW
22 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
4. Les réexamens de sûreté décennaux (4/4)Exemple du réexamen de sûreté VD3 1300 MW
� Réduction des conséquences radiologiques des Accidents de dimensionnement
Objectifs de sûreté
Arrêt automatique ASG (Alimentation de Secoursdu GV rompu)
Ré-injection des efflurents RIS/EAS (puisard +pompe qualifiée)
Exemple de modifications
�Réduction du risque de découvrement d’assemblage en BK
� Renforcement de la protection contre les agressions internes et externes
�Accidents avec fusion du cœur
Rénovation de la détection hydrogène etasservissement de vannes d’isolement
Mise en place de filets et bardage contre lesprojectiles générés par le vent
File de ventilation entre enceinte renforcée vis-à-visde l’irradiation et refroidie pour garantir son efficacité
Arrêt automatique des pompes sur bas niveaupiscine
5. Conclusion
Est présente à tous les stades de la conception et de l’exploitation
Elle repose :sur une conception robusteSur une démarche de défense en profondeursur un processus itératif
mais également sur une démarche interrogative de chaque acteur
Elle prend en compte le REX national et international
La démonstration de sûreté d’une installation est réévaluée tous les 10 ans
La démarche de sûreté La démarche de sûreté
23 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
Un excellent niveau de sûreté repose sur une conception init iale robuste,des Règles Générales d’Exploitation pertinentes et une mis e en œuvreeffective d’une démarche d’amélioration continue basée su r l’analyse duretour d’expérience et l’évolution des connaissances