Enceinte de confinement

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Enceinte de confinement en démantèlement
Enceinte de confinement et barrières de sécurité

Une enceinte de confinement - ou caisson de confinement - est une structure en acier et/ou en béton armé qui isole un réacteur nucléaire civil ou militaire, à l'intérieur de laquelle se trouvent la cuve et le cœur du réacteur nucléaire, les générateurs de vapeur et le pressuriseur. Elle a deux grandes fonctions[1] :

  1. protéger le réacteur contre les agressions externes ;
  2. protéger le public et l'environnement des produits radioactifs qui sinon pourraient être émis dans l'air hors du circuit primaire en cas d’accident.

Pour cela l'enceinte doit être étanches et résister aux chocs, aux températures et aux pressions pouvant être atteintes en cas d’accident, y compris en cas d'accident majeur (fusion du cœur du réacteur). La conception de l'enceinte dépend du type de réacteur considéré, mais à titre d'exemple un REP 900 MWe dispose d'une une cuve épaisse de 20 centimètres, puis d'une enceinte à paroi cylindrique épaisse de 90 cm (80 cm pur le dôme). L'enceinte est la troisième et dernière barrière de sécurité du réacteur, la première étant la gaine du combustible, et la seconde étant le circuit primaire, de la cuve du réacteur jusqu'aux générateurs de vapeur et au pressuriseur, via des tuyauteries[2]. La centrale de Tchernobyl dispose maintenant d'une 4ème enceinte dite arche.

De nombreuses canalisations traversent cette enceinte. Des vannes situées de part et d'autre de la paroi de l'enceinte permettent d'obturer chacune des canalisations pour limiter les fuites de l'enceinte. Un système d'aspersion alimenté par un réservoir d'eau permet généralement d'y faire diminuer la température et la pression en cas de problème, ainsi que de rabattre au sol d'éventuelles particules émises dans l'air.

Types d'enceintes de confinement[modifier | modifier le code]

Les trois principaux types d'enceintes de confinement.

La forme générale de l'enceinte dépend des forces physiques susceptible de la mettre en péril. Dans le cas des réacteurs où le risque principal est celui d'une pression excessive de l'intérieur vers l'extérieur, générée par un dégagement de vapeur d'eau, la forme de l'enceinte tendra vers la sphéricité (figure de gauche sur l'illustration). Dans le cas où c'est la pression au sol, due au poids du bâtiment lui-même, qui est la force dominante et donc le risque principal d'instabilité structurelle, l'enceinte de confinement sera cylindrique (figure centrale).

Les enceintes de confinement récentes sont conçues sur une base cylindrique et une partie supérieure en forme de dôme ou de demi-sphère, afin de répartir les forces au mieux quelle que soit la situation : surpression de vapeur, explosion accidentelle ou d'origine criminelle, tremblement de terre, impact d'avion, etc. (voir figure de droite).

Confinement par type de réacteur nucléaire[modifier | modifier le code]

Confinement d'un réacteur à eau pressurisée[modifier | modifier le code]

Schéma de principe d'un réacteur à eau pressurisée.

Dans un réacteur à eau pressurisée, type de réacteur qui équipe la majorité des centrales nucléaires dans le monde, le rôle de l'enceinte de confinement est d'isoler le réacteur et le circuit primaire qui le traverse, du circuit secondaire et du reste des installations.

Le circuit secondaire exploite la chaleur dégagée par le circuit primaire au sein d'un échangeur thermique puis véhicule de la vapeur d'eau pressurisée vers les turbines, génératrices d'énergie mécanique. Il est en communication avec l'environnement extérieur, puisque son refroidissement est partiellement assuré par l'air ambiant, aussi est-il nécessaire de disposer d'un moyen de se prémunir d'une contamination lorsque l'état du réacteur et du circuit primaire viennent à mettre en danger l'intégrité du circuit secondaire et des infrastructures de la centrale en général.

En 1979, lors de l'accident de la centrale de Three Mile Island aux États-Unis, l'enceinte de confinement a résisté, à l'exception d'un léger rejet radioactif volontaire limité en importance et en durée. Depuis cet accident, en France, toute nouvelle centrale nucléaire civile doit obligatoirement être dotée d'une enceinte de confinement, et l'efficacité de cette dernière est testée tous les dix ans au minimum, lors des visites décennales[3].

Le nouveau Réacteur pressurisé européen (EPR) possède une enceinte de confinement composée de deux parois de béton: une paroi interne en béton précontraint, recouverte d'une peau métallique côté intérieur et une paroi externe en béton armé, chacune de ces parois a une épaisseur de 1,3 mètre[4].

Confinement d'un réacteur à eau bouillante[modifier | modifier le code]

Schéma de principe d'un réacteur à eau bouillante.

Dans un réacteur à eau bouillante, l’enceinte de confinement est généralement sous atmosphère inerte, ce qui gène les opérateurs pour accéder au compartiment réacteur et comporte un risque accru d'asphyxie.

Pour une même puissance électrique fournie, l'enceinte de confinement d'un réacteur à eau bouillante est de moindre envergure que celle d'un réacteur à eau pressurisée.

Exemple de confinement a posteriori sur un réacteur RBMK[modifier | modifier le code]

À la suite de la catastrophe du 26 avril 1986, le réacteur RBMK 1000 no 4 de la centrale nucléaire de Tchernobyl a été doté d'une enceinte de confinement sous la forme d'un sarcophage de béton. L'absence d'une telle mesure de sécurité lors de la conception de la centrale a été l'une des principales causes de la dispersion de grandes quantités de matériaux radioactifs dans l'environnement, principalement sous forme de césium 137 et d'iode 131[5].

Depuis le 6 mai 1986, le cœur du réacteur est solidifié : le corium a progressivement coulé dans la piscine de suppression située sous le réacteur. La piscine, heureusement vidée au cours de la gestion de l'accident, a fortuitement joué le rôle de la partie inférieure de l'enceinte de confinement du site[6]. Si de l'eau avait été présente dans la piscine au moment où le cœur en fusion y a fini sa course, celle-ci se serait immédiatement vaporisée et aurait pu faire explosion par surpression, mettant en péril l'intégrité du dispositif de confinement supérieur.

La nouvelle enceinte n'a été livrée par Vinci et Bouygues (après 12 ans de chantier mis en œuvre par 10 000 personnes environ en 33 millions d'heures de travail) qu'en juillet 2019. Elle serait selon Novarka "la plus grande structure terrestre mobile jamais construite", avec une portée de 257 mètres, une largeur de 162 mètres, une hauteur de 108 mètres et un poids total de 36.000 tonnes. L'enceinte a été financé par la Banque européenne pour la reconstruction et le développement, l'entreprise américaine Bechtel (spécialisée dans la construction et l'ingénierie) et le client final, le gestionnaire de la centrale de Chernobyl(CHNPP)[7].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]