Simulation d’accidents graves dans une centrale CANDU - CCSN en ligne

Simulation d’accidents graves dans une centrale CANDU

Simulation d’accidents graves dans une centrale CANDU

Table des matières

Simulation d’accidents graves dans une centrale CANDU

Quelques notions

Nous n’oserions jamais prétendre qu’un incident est « impossible ». Mais pour les besoins de cet exercice à caractère pédagogique, nous aimerions simuler la séquence des événements dans un accident grave.

Au Canada, l’énergie nucléaire est produite au moyen de réacteurs CANDU. La sûreté y est intégrée dès le début de leur conception.

La sûreté est la priorité dans la conception des centrales CANDU, comme en témoignent les nombreuses barrières de protection qu’elles comportent. La production d’électricité vient après. De par leur conception, ces centrales limitent et confinent les matières radioactives émises à la suite d’un accident grave.

Simulation d’accidents graves dans une centrale CANDU

Quelques notions

Le reactor virtuelle CANDU X
 

Chaque système de sûreté offre aux opérateurs la possibilité d’intervenir pour empêcher la progression d’un accident. La sûreté est une priorité de tous les instants. Lorsque d’autres pays tirent des leçons importantes dans le domaine, le Canada les met à profit dans ses centrales nucléaires. Nous nous assurons que les titulaires de permis simulent divers scénarios et forment les opérateurs pour les préparer à y faire face.

CONTRÔLE

Un réacteur CANDU est doté de deux systèmes d'arrêt automatique indépendants qui permettent d'interrompre la réaction nucléaire.

REFROIDISSEMENT

Même après la mise à l’arrêt, il faut éliminer la « chaleur de désintégration » en faisant circuler l’eau de refroidissement en permanence.

CONFINEMENT

Plusieurs barrières de protection confinent le combustible nucléaire, l’eau de refroidissement et toute poussière ou particule radioactive pour empêcher la contamination.

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Icons

Le reactor virtuelle CANDU X

Dans le cadre de la simulation, la séquence des événements dans un accident grave permettra de tester les systèmes de sûreté d’une centrale CANDU.

Début de l'accident

Icône montrant qu’un accident est survenu dans le cadre de la simulation

Mesure corrective

Icône indiquant qu’une mesure corrective a été prise à la suite d’un accident survenu dans le cadre de la simulation

État du réacteur

Icône indiquant l’état du réacteur après l’accident et l’application de la mesure corrective dans le cadre de la simulation

Simulation d’accidents graves dans une centrale CANDU

Exploitation normale

Le reactor virtuelle CANDU X
Le reactor virtuelle CANDU X

Conditions d’exploitation normale

Grâce à leur conception et à leur mode d’exploitation, les réacteurs CANDU peuvent être utilisés de façon sécuritaire. Tout comme la plupart des centrales à combustible fossile, la filière CANDU a recours à de la vapeur surchauffée pour faire tourner une turbine, qui actionne un turbo-alternateur. La différence tient au fait que le réacteur CANDU fait appel à la fission nucléaire pour chauffer l’eau. La chaleur est absorbée par l’eau contenue dans les générateurs, qui se transforme en vapeur dans le circuit secondaire. L’eau des deux circuits ne se mélange jamais.

Simulation d’un accident grave : déroulement

L’exercice suivant simule le déroulement de l’accident le plus grave qui puisse se produire. Nous avons imaginé une séquence d’événements improbable pour vous permettre d’explorer le scénario de la pire éventualité. Même dans cette séquence simulée, il existe de nombreuses possibilités pour maîtriser la situation. Chaque mesure est prévue. Tous les travailleurs suivent une formation et participent à des exercices d’intervention en cas d’urgence et sur simulateur pour être en mesure de réagir sur-le-champ. La Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN) s’assure que chaque centrale et chaque opérateur au Canada se conforment à des normes de sûreté et d’exploitation rigoureuses.

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Perte d’alimentation hors site

Le reactor virtuelle CANDU X
Le reactor virtuelle CANDU X

Accident grave : Perte d’alimentation hors site

La centrale utilise l’électricité du réseau provincial pour faire fonctionner ses pompes et ses dispositifs de commande. Elle doit avoir accès à une autre source d’alimentation au cas où elle serait déconnectée du réseau provincial.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Alimentation sur site

La centrale passe à l’alimentation en mode îlotage, les pompes continuent de fonctionner et font circuler le fluide caloporteur primaire dans les générateurs de vapeur. Lorsque l’alimentation réseau est coupée, la centrale peut fonctionner en îlotage, c’est-à-dire en utilisant son propre courant pour assurer le maintien de tous ses systèmes. En mode d’exploitation en îlotage, le réacteur fonctionne en charge réduite, généralement à 5 % de sa pleine puissance. Dans une centrale à plusieurs tranches, un réacteur peut alimenter tous les autres.

État du réacteur : Conditions d’exploitation normale

Le réacteur continue de fonctionner en îlotage jusqu’au rétablissement de l’alimentation réseau. On peut ensuite synchroniser de nouveau la centrale au réseau et ramener rapidement la production à plein régime. L’exploitation peut alors se poursuivre jusqu’à ce que le combustible nucléaire dans le réacteur vienne à manquer – pendant des mois, voire des années.

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Accident grave : Perte d’alimentation sur le site

Le reactor virtuelle CANDU X
Le reactor virtuelle CANDU X

Accident grave : Perte d’alimentation sur le site

Au début de cet accident grave, une perte d’alimentation sur le site survient aussi (mode îlotage). Il n’y a plus de courant aux pompes électriques et le réacteur a besoin d’une autre source d’alimentation pour continuer à faire circuler l’eau de refroidissement.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Arrêt du réacteur

La perte d’alimentation déclenche automatiquement les systèmes d’arrêt, ce qui interrompt la réaction de fission en moins de trois secondes. Ces systèmes fonctionnent sans électricité et ne nécessitent aucune intervention humaine. Même si le réacteur est à l’arrêt, il faut refroidir le combustible car il continue de dégager de la chaleur de désintégration.

Mesure corrective : Circulation naturelle

Lorsque les pompes puissantes qui font normalement circuler le fluide caloporteur dans le circuit cessent de fonctionner, la circulation naturelle prend le relais de la circulation forcée. Pour assurer la circulation naturelle, il faut ajouter de l’eau froide dans les générateurs de vapeur.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Groupes électrogènes de relève

Les groupes électrogènes de relève ne sont pas suffisants pour mettre en mouvement les pompes puissantes qui font circuler le fluide caloporteur primaire, mais ils permettent d’actionner des pompes plus petites raccordées à d’autres circuits de refroidissement auxquels on peut avoir recours pour éliminer la chaleur de désintégration. Ces groupes électrogènes permettent aussi de faire fonctionner les systèmes d’urgence et électriques. Seulement un ou deux groupes électrogènes de relève sont nécessaires en réalité, mais chaque centrale en possède trois ou quatre.

État du réacteur

Contrôle, refroidissement et confinement du réacteur. Les groupes électrogènes de relève permettent de faire fonctionner les pompes de refroidissement qui évacuent la chaleur résiduelle dans le réacteur tant et aussi longtemps que l’on peut les alimenter en diesel. Aucune substance radioactive n’est rejetée et tous les travailleurs restent sur le site.

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Accident grave : Perte des groupes électrogènes de relève

Le reactor virtuelle CANDU X
Le reactor virtuelle CANDU X

Accident grave : Perte des groupes électrogènes de relève

Dans ce scénario, tous les groupes électrogènes de relève sont en panne ou manquent de diesel.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Groupes électrogènes d’urgence

Ces groupes électrogènes produisent assez d’électricité pour alimenter tous les systèmes et instruments de sûreté importants, mais pas suffisamment pour actionner les pompes du circuit primaire. Tout comme les groupes électrogènes de relève, ils actionnent les plus petites pompes raccordées à d’autres circuits de refroidissement et à des puisards qui évacuent la chaleur de désintégration. Seulement un groupe électrogène d’urgence est nécessaire en réalité, mais chaque centrale en possède au moins deux.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Vannes de décharge de vapeur

Les vannes de décharge sont ouvertes pour libérer la vapeur des générateurs lorsque la pression dépasse les limites établies. Cette vapeur n’est pas radioactive. Pour assurer la circulation naturelle, on maintient le niveau d’eau dans les générateurs de vapeur en ajoutant de l’eau fraîche provenant de grandes réserves d’eau sur place.

État du réacteur

Contrôle, refroidissement et confinement du réacteur. Les groupes électrogènes d'urgence permettent de faire fonctionner les pompes de refroidissement qui évacuent la chaleur résiduelle dans le réacteur tant et aussi longtemps que l'on peut les alimenter en diesel. Aucune substance radioactive n'est rejetée et tous les travailleurs restent sur le site.

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Accident grave : Panne totale à la grandeur de la centrale

Le reactor virtuelle CANDU X
Le reactor virtuelle CANDU X

Accident grave : Panne totale à la grandeur de la centrale

Une panne totale à la grandeur de la centrale se produit lorsque toutes les sources d’alimentation électrique utilisées pour refroidir le réacteur, y compris l’alimentation hors site, les groupes électrogènes de relève ou d’urgence et les batteries, sont indisponibles.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Eau de refroidissement des réservoirs

La centrale est maintenant exploitée en mode pleinement passif. Pour assurer la circulation naturelle qui refroidit le cœur du réacteur, les systèmes passifs acheminent l’eau des réservoirs aux générateurs de vapeur. Pendant ce temps, l’équipement d’atténuation d’urgence est déployé.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Équipement d’atténuation d’urgence

L’équipement d’atténuation, par exemple les pompes et les sources d’alimentation électrique portatives, permettent d’ajouter de l’eau directement dans les générateurs de vapeur. Cette mesure de protection supplémentaire figure au nombre des mesures prises par le Canada dans la foulée de l’accident survenu à la centrale nucléaire Fukushima Daiichi.

État du réacteur

Contrôle, refroidissement et confinement du réacteur. Il est important de se rappeler que les systèmes de la centrale nucléaire n’ont subi aucun dommage jusqu’à présent et qu’aucune substance radioactive n’a été rejetée dans l’environnement. Après avoir effectué les vérifications de sûreté, on peut ramener le réacteur au mode d’exploitation normale.

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Accident grave: Épuisement des sources d’eau pour les générateurs de vapeur

Le reactor virtuelle CANDU X
Le reactor virtuelle CANDU X

Accident grave: Épuisement des sources d’eau pour les générateurs de vapeur

La centrale est dotée de plusieurs réservoirs d’urgence pour permettre d’ajouter de l’eau dans les générateurs de vapeur. Mais, dans le scénario qui suit, toutes les sources d’eau sur le site sont complètement à sec. La chaleur de désintégration dégagée dans le cœur du réacteur continue de faire bouillir l’eau dans les générateurs de vapeur. Le manque d’eau dans les générateurs de vapeur fait augmenter la température dans le circuit primaire. Le combustible, qui commence alors à surchauffer, pourrait être endommagé.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Absorption de chaleur par le modérateur

La calandre contient environ 250 000 litres d’eau lourde. Grâce à cette grande quantité d’eau qui absorbe la chaleur de désintégration, les équipes d’intervention ont davantage de temps pour faire appel aux autres sources de refroidissement.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Équipement d’urgence hors site

En raccordant directement un générateur de vapeur à des sources d’eau externes, par exemple l’aqueduc municipal, des camions d’incendie ou un lac situé à proximité, pour y ajouter de l’eau, on freine la progression de l’accident, ce qui évite d’endommager d'avantage le combustible.

État du réacteur

Contrôle, refroidissement et confinement du réacteur. Tant et aussi longtemps que l’on peut acheminer de l’eau aux générateurs de vapeur, la chaleur de désintégration dégagée dans le cœur du réacteur continuera d’être évacuée de façon sécuritaire. Il est possible qu’une partie du combustible ait été endommagée par la chaleur, mais aucun rayonnement n’a été émis.

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Accident grave : Surchauffe du réacteur

Le reactor virtuelle CANDU X
Le reactor virtuelle CANDU X

Accident grave : Surchauffe du réacteur

Dans ce scénario, les générateurs de vapeur sont complètement vides et il est impossible de les remplir. La température du combustible augmente dans les tubes de force et l’eau lourde (modérateur) commence à bouillir.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Contrôle de la pression interne

La vapeur générée dans la calandre, où l’eau lourde est en ébullition, est libérée par des évents d’urgence. Dans une centrale à un seul réacteur, les opérateurs réduisent la pression interne en pulvérisant dans l’enceinte de confinement l’eau des réservoirs d’aspersion. Dans une centrale à plusieurs réacteurs, ils la réduisent en acheminant la vapeur et l’air chaud de l’enceinte de confinement au bâtiment sous vide. Ces deux systèmes fonctionnent sans électricité.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Équipement d’urgence hors site

La calandre peut être raccordée à des sources d’eau d’urgence. Tant et aussi longtemps qu’il est possible d’approvisionner la calandre en eau, le combustible peut être refroidi.

État du réacteur

Contrôle, refroidissement partiel et confinement du réacteur. Toute l’eau de la calandre finira par se transformer en vapeur si l’on n’ajoute pas d’eau de refroidissement. Grâce au gros volume d’eau contenu en tout temps dans la calandre, les équipes d’urgence disposent de plusieurs jours pour intervenir. Tant et aussi longtemps que la calandre est approvisionnée en eau, on freine la progression de l’accident.

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Accident grave : Perte de contrôle du cœur du réacteur

Le reactor virtuelle CANDU X
Le reactor virtuelle CANDU X

Accident grave : Perte de contrôle du cœur du réacteur

S’il est impossible de renouveler l’eau dans la calandre, le modérateur restant bout en absorbant la chaleur de désintégration dégagée par le combustible et s’évaporera. Le combustible exposé commence à fondre et le cœur à s’effondrer. Il devient dès lors impossible de récupérer le réacteur.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Absorption de chaleur par le caisson

Les débris de combustible entrent en contact avec la paroi d’acier de la calandre et sont refroidis par l’eau se trouvant dans le caisson, qui renferme environ 500 000 litres d’eau supplémentaire.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Contrôle de gaz explosifs

En fondant, le combustible nucléaire libère de l’hydrogène, qui est un gaz explosif. Des dispositifs spéciaux appelés «recombineurs autocatalytiques passifs» transforment l’hydrogène en eau, réduisant ainsi le risque d’explosion. Ces appareils fonctionnent sans électricité.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Ventilation contrôlée

À cette étape, les autorités sanitaires ont évacué le secteur pour protéger la population en prévision de la ventilation de l’enceinte de confinement. Une ventilation filtrée et contrôlée réduit la pression interne ainsi que le niveau de radioactivité de l’air et des gaz rejetés dans l’environnement.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Équipement d’urgence hors site

Il est encore possible de raccorder à la calandre une source d’eau d’alimentation d’urgence hors site pour freiner la progression de l’accident.

État du réacteur

Isolation du réacteur par l’enceinte confinement. Tant et aussi longtemps que de l’eau est ajoutée dans la calandre, on freine la progression de l’accident. Il est possible d’expulser périodiquement les gaz de l’enceinte de confinement, mais il faut en pareil cas évacuer la population du secteur pour éviter qu’ils y soient exposés.

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Accident grave : Perte de l’eau du caisson

Le reactor virtuelle CANDU X
Le reactor virtuelle CANDU X

Accident grave : Perte de l’eau du caisson

S’il est impossible de renouveler le modérateur (eau lourde) dans la calandre, l’eau ordinaire se trouvant dans le caisson du réacteur continuera d’absorber la chaleur et de s’évaporer. Lorsqu’elle se sera entièrement évaporée, le combustible en fusion ne pourra plus être refroidi. Le combustible s’accumule au bas du réacteur.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective : Confinement du cœur

Les parois de béton armé du caisson et la dalle épaisse de l’enceinte de confinement sont conçus pour confiner le cœur du réacteur, qui s’est effondré.

Mesure corrective : Contrôle de gaz explosifs

En fondant, le combustible nucléaire libère de l'hydrogène, qui est un gaz explosif. Des dispositifs spéciaux appelés «recombineurs autocatalytiques passifs» transforment l'hydrogène en eau, réduisant ainsi le risque d'explosion. Ces appareils fonctionnent sans électricité.
Le reactor virtuelle CANDU X

Mesure corrective

En ajoutant de l’eau dans la calandre et le caisson et en utilisant des équipements d’urgence, par exemple des camions d’incendie, on peut freiner la progression de l’accident.
Le reactor virtuelle CANDU X

État du réacteur

Isolation du réacteur par l’enceinte confinement. Tant et aussi longtemps que de l’eau est ajoutée dans la calandre et le caisson, on freine la progression de l’accident. Il est possible d’expulser périodiquement les gaz de l’enceinte de confinement. Le réacteur demeure isolé par l’enceinte de confinement jusqu’au début des activités de nettoyage.

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Accident grave: Opérations de reprise des activités

Le reactor virtuelle CANDU X
Le reactor virtuelle CANDU X

Accident grave: Opérations de reprise des activités

La progression de l’accident a été freinée et le site est sécurisé en prévision des opérations de nettoyage et de reprise des activités.

État du réacteur

Isolation du réacteur par l’enceinte confinement. L’enceinte de confinement continue d’isoler le réacteur de l’environnement. Les parois en béton armé du caisson et l’épaisse dalle de l’enceinte de confinement sont conçus pour confiner le cœur du réacteur, qui s’est effondré, jusqu’à ce que l’on puisse sécuriser le site en prévision du nettoyage et de la décontamination. Grâce aux nombreux systèmes de sûreté redondants, ce type d’accident se déroule sur plusieurs jours.

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Prêts à intervenir dans l’éventualité improbable d’un incident

Nous n’oserions jamais prétendre qu’un incident nucléaire est « impossible » au Canada, mais nous pouvons affirmer avec certitude que nous sommes préparés à toute éventualité. La sûreté est la priorité dans la conception des réacteurs canadiens CANDU – la production d’électricité vient après.

Notre travail à la CCSN consiste à protéger les Canadiens et l’environnement. Nous nous assurons que toutes les centrales nucléaires se conforment à des normes de sûreté et d’exploitation rigoureuses pour prévenir les accidents et, le cas échéant, en atténuer les conséquences.