Principes et concepts de la sûreté nucléaire

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Un excellent niveau de sûreté repose sur une conception initiale robuste, des Règles Générales d’Exploitation pertinentes et une mise en oeuvre effective d’une démarche d’amélioration continue basée sur l’analyse du retour d’expérience et l’évolution des connaissances

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Principes et concepts de la sûreté nucléaire

  1. 1. 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 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  2. 2. 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
  3. 3. 1. Le parc Nucléaire Français (1/1) Gravelines Chooz Cattenom Fessenheim Nogent Seine St Laurent Dampierre Chinon Belleville Bugey St Alban Cruas Tricastin Penly FlamanvillePaluel Civaux Blayais Golfech 900 MW 1,300 MW 1,500 MW • 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 oeuvre depuis 30 ans en France 3 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  4. 4. 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 mesures d’organisation relatives à la conception, à la construction, au fonctionnement, à l’arrêt et au démantèlement des installations nucléaires 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 nucléaire Code Env. (Art. L591-1) INB Art. 3.1 (définition) Son objectif est donc : De protéger Les populations, L’environnement Les travailleurs Contre 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 Démarche de prévention et de mitigation 4 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  5. 5. 2. Les fondements de la sûreté (2/7) Les fonctions fondamentales de sûreté Fonctions fondamentales de sûreté INB Art.3.4-I Réactivité Refroidissement Confinement Contrôler et maîtriser à tout instant la puissance neutronique des réacteurs Refroidir le combustible et évacuer la chaleur produite Confiner les substances radioactives Protéger les personnes et l’environnement contre les rayonnements ionisants et les rejets chimiques 5 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  6. 6. 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.3.1 6 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  7. 7. 2. Les fondements de la sûreté (4/7) La notion de barrières 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-III 7 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  8. 8. 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 coeur 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 8 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  9. 9. 2. Les fondements de la sûreté (6/7) Les principales étapes de la démarche de sûreté à la 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 coeur (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 9 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  10. 10. 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’installation Réalisation d’Essais Périodique (EP) pour vérifier la disponibilité et la performance des matériels REX des bonnes pratiques d’exploitation Rester dans le domaine de fonctionnement normal : Spécifications Techniques d’Exploitation (STE ): Paramètres limites du fonctionnement normal Disponibilité des matériels de protection et sauvegarde En cas d’incident ou d’accident, ramener le réacteur 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 10 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  11. 11. 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) Une politique volontariste de déclaration des événements, même ceux sans impact direct sur la sûreté 2003 – Canicule Températures élevées de l’air et de l’eau + agression 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 11 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  12. 12. 3. Le REX National et International (2/8) REX international : exemples marquants 1979 – Accident de Three Mile Island (USA) Fusion partielle du coeur, mais le coeur est resté contenu 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 12 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  13. 13. 3. Le REX National et International (3/8) Exemple : Filtration d’un rejet enceinte Exemple centrale N4 Pre-filtre : DF aerosols >10 Filtre: DF aerosols >100 ⇒Rejets filtrés : Effets limités dans l’espace et dans le temps 13 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  14. 14. 3. Le REX National et International (4/8) Exemple : Recombineurs H2 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 14 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  15. 15. 3. Le REX National et International (5/8) REX international : exemples marquants Les évolutions – REX des accidents majeurs 1986 – Tchernobyl (Ukraine) Accident de réactivité, fusion du coeur, rejets massifs dans l’environnement Causes profondes : Conception peu robuste (instabilité neutronique) Manque de culture sûreté (exploitation du réacteur hors conception) Enseignements EDF Vérification de la bonne prise en compte des accidents de réactivité : Protection anti-dilution - Redondance chute des grappes 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 EDF Problème 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
  16. 16. 3. Le REX National et International (6/8) REX international : exemples marquants 2011 – Fukushima (Japon) Accident grave avec fusion du coeur sur plusieurs tranches 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 électrique, 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 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 ». 16 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  17. 17. 3. Le REX National et International (7/8) Fukushima: Illustration des modifications court terme 17 Valise mobile alim élec soupapes pressuriseur Groupe Electrogène provisoire en attente du DUS Source d’eau et pompage : selon les sites Tuyauteries souples Piquages fixes sur utilisateurs Pompe mobile et piquages fixes ‘’H3.2’’ 17 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  18. 18. 3. Le REX National et International (8/8) Fukushima: Illustration – La Force d’action rapide Compléter les organisations de crise et moyens associés pour faire face à plusieurs réacteurs d’un même site accidenté (ou d’autres situations difficilement prévisibles), dans un contexte extrêmement perturbé. 18 18 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  19. 19. 4. Les réexamens de sûreté décennaux (1/3) Pourquoi un réexamen de sûreté ? Un outil efficace pour mettre en oeuvre l’amélioration 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, … 19 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  20. 20. 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. 21. 4. Les réexamens de sûreté décennaux (3/3) Exemple du réexamen de sûreté VD3 1300 MW Thèmes Accidents de dimensionnement Objectifs de sûreté Diminuer les conséquences radiologiques des accidents de perte de réfrigérant primaire (APRP) et de rupture de tube de générateur de vapeur (RTGV) Entreposage des assemblages combustible (AC) dans le BK Meilleure prise en compte des agressions internes et externes Amener à un niveau résiduel le risque de découvrement d’un Assemblage combustible en Bâtiment comubutible (BK) Développer une EPS BK pour vérifier le niveau de risque Accidents avec fusion du coeur Réévaluer les agressions de référence sur la base du REX et des recommandations du Groupe Permanant réacteur Réduire les conséquences radiologiques de ces accidents et réduire le risque de rejets précoces et importants 21 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  22. 22. 4. Les réexamens de sûreté décennaux (4/4) Exemple du réexamen de sûreté VD3 1300 MW Objectifs de sûreté Réduction des conséquences radiologiques des Accidents de dimensionnement Exemple de modifications Arrêt automatique ASG (Alimentation de Secours du GV rompu) Ré-injection des efflurents RIS/EAS (puisard + pompe qualifiée) Réduction du risque de découvrement d’assemblage en BK Renforcement de la protection contre les agressions internes et externes Accidents avec fusion du coeur Arrêt automatique des pompes sur bas niveau piscine Rénovation de la détection hydrogène et asservissement de vannes d’isolement Mise en place de filets et bardage contre les projectiles générés par le vent File de ventilation entre enceinte renforcée vis-à-vis de l’irradiation et refroidie pour garantir son efficacité 22 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014
  23. 23. 5. Conclusion Est présente à tous les stades de la conception et de l’exploitation Elle repose : sur une conception robuste Sur une démarche de défense en profondeur sur 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 Un excellent niveau de sûreté repose sur une conception initiale robuste, des Règles Générales d’Exploitation pertinentes et une mise en oeuvre effective d’une démarche d’amélioration continue basée sur l’analyse du retour d’expérience et l’évolution des connaissances 23 – SFEN - 19 octobre 2014 Copyright EDF Octobre 2014

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