FAQ Centrales et réacteurs

Un réacteur nucléaire est une machine qui produit de la chaleur en cassant les noyaux des atomes du combustible dans une grosse cuve (fission nucléaire). De l’eau sous pression évacue la chaleur produite en créant de la vapeur qui active une turbine entraînant un alternateur produisant, au final, du courant électrique.

Le combustible du réacteur est un oxyde d’uranium 235 dont les noyaux peuvent assez facilement se casser pour libérer beaucoup de chaleur mais en créant aussi des déchets dont certains sont très radioactifs.

Il n'y a pas de durée fixe.

Sur un plan technique, les centrales nucléaires ont été conçues et construites à l'origine pour fonctionner au moins 25, 30 ou 40 ans. Mais avec la progression des techniques et des connaissances, les centrales actuellement en fonctionnement ont été améliorées au fil des années pour continuer à fonctionner avec le plus haut niveau de sûreté possible, et elles pourraient donc éventuellement dépasser ces durées.

En matière de règlementation, les durées d'exploitation des centrales varient selon les pays.

Ainsi, aux Etats-Unis, la durée prévue d'exploitation de chaque centrale nucléaire a été fixée dès l'origine à 40 ans. Cependant, ces dernières années, plusieurs centrales ont vu leur autorisation de fonctionnement prolongée à 60 ans.

L'approche française est différente : chaque centrale reçoit une autorisation de fonctionnement pour 10 ans. A l'issue de ces 10 années, une visite décennale est organisée pour effectuer des contrôles et confirmer le niveau de sûreté de l'installation. Si tous les contrôles sont satisfaisants, une nouvelle autorisation de fonctionnement est donnée pour une période de 10 ans.

Les centrales nucléaires à réacteur à eau sous pression (REP) produisent de l’eau chaude. L’eau qui extrait la chaleur de la cuve du réacteur est radioactive (elle est contenue dans le circuit primaire), et elle ne peut être mise en contact avec l’eau qui va faire tourner les turbines (qui est contenue dans le circuit secondaire). Entre ces deux circuits, un échangeur de chaleur étanche permet à la seule chaleur de passer de l’un à l’autre. Or, l’échange de chaleur est d’autant meilleur que l’eau qui arrive du circuit secondaire est froide. On cherche donc à refroidir l’eau qui a déjà fourni une grande partie de sa chaleur aux turbines. La présence d’une rivière, d’un fleuve ou de la mer, capable de refroidir cette eau sans s’échauffer est nécessaire.

Une centrale produit des déchets radioactifs solides, liquides et gazeux issus de la fission de l’uranium.Elle ne rejette pas d’uranium.

Non. Les centrales nucléaires françaises sont conçues pour ne pas pouvoir exploser. Par contre, un accident serait possible si toutes les procédures de sécurité étaient violées et si les systèmes de sûreté n’étaient pas fiables.

Toutes les dispositions techniques sont prises pour éviter un accident dans une centrale. La façon dont fonctionnent les centrales françaises interdit l’emballement de la réaction de fission et l’explosion du réacteur nucléaire.

Par contre, le circuit d’eau du réacteur peut se rompre et, malgré l’enceinte de confinement, l’eau légèrement chargée en éléments radioactifs pourrait alors se répandre dans l’atmosphère (sous forme de vapeur) ou dans les rivières alentour. Dans les cas les plus graves, le combustible pourrait fondre et libérer dans l’environnement des produits très radioactifs.

Une panne électrique peut survenir et entraîner la paralysie d'un réacteur et de ses systèmes de sécurité. Les circuits électriques sont donc multiples et indépendants. Les séismes, les attentats ou les chutes d’avions sont des événements peu probables qui sont pris en compte dans la conception de la centrale et pendant son exploitation.

Il faut noter qu’en France, il n’y a jamais eu d’accident grave sur les centrales nucléaires ayant des conséquences radiologiques sur les populations environnantes. De gros efforts sont faits par l’exploitant (EDF) pour améliorer constamment la sûreté et la fiabilité des réacteurs. Mais il ne faut pas oublier que le risque zéro n’existe pas.

Le concept de défense en profondeur a été introduit dans le domaine de la sûreté nucléaire au début des années 1970. Il se concrétise pour les installations nucléaires par la mise en place d’une série de niveaux de défense reposant sur les caractéristiques intrinsèques de l’installation, des dispositions matérielles, organisationnelles et humaines ainsi que des procédures destinées à prévenir les accidents puis, en cas d’échec de la prévention, à en limiter les conséquences. La défense en profondeur est un concept qui s’applique à tous les stades de la vie d’une installation, de la conception au démantèlement.

La mise en œuvre effective du concept de défense en profondeur évolue au cours du temps, en tenant compte du retour d’expérience du fonctionnement des installations, et notamment des incidents et des accidents survenus dans les installations, de manière à construire une défense toujours plus efficace.

Pour les réacteurs en exploitation, la défense en profondeur est aujourd’hui structurée en cinq niveaux (voir par exemple le rapport INSAG-10 de l'AIEA ou le rapport de WENRA sur la sûreté à la conception des centrales nucléaires), visant à prévenir l’apparition et à limiter les conséquences de défaillances techniques, humaines et organisationnelles pouvant conduire à des incidents ou des accidents. Les différents niveaux de la défense en profondeur s’appliquent dans les différents états de l’installation, du fonctionnement normal jusqu’aux accidents de fusion du cœur. À chaque niveau de la défense en profondeur, sauf pour le niveau 5, correspondent des dispositions visant à prévenir l’évolution vers des situations plus graves.

Lors de la conception des réacteurs actuellement en exploitation, la défense en profondeur ne comprenait que trois niveaux.

La défense en profondeur est désormais inscrite dans la réglementation avec l’article 3.1 de l’arrêté du 7 février 2012 modifié fixant les règles générales relatives aux installations nucléaires de base. Le guide n°22 de l’ASN élaboré conjointement avec l’IRSN décline cet article pour la conception des réacteurs à eau sous pression :

• Le premier niveau de défense a pour objet de prévenir les incidents ;
• Le deuxième niveau de défense a pour objet de détecter la survenue de tels incidents et mettre en œuvre les actions permettant, d’une part, d’empêcher que ceux-ci ne conduisent à un accident et, d’autre part, de rétablir une situation de fonctionnement normal ou, à défaut, d’atteindre puis de maintenir le réacteur dans un état sûr ;
• Le troisième niveau de défense a pour objet de maîtriser les accidents n’ayant pu être évités ou, à défaut, de limiter leur aggravation en reprenant la maîtrise de l’installation afin de la ramener et de la maintenir dans un état sûr ;
• Le quatrième niveau de défense a pour objet de gérer les situations d’accident consécutives à l’échec des dispositions des trois premiers niveaux de défense en profondeur et conduisant à la fusion de combustible, de façon à en limiter les conséquences, notamment pour les personnes et l’environnement.

Tandis que le quatrième niveau de défense permet de gérer les situations d’accident avec fusion de combustible, le troisième niveau a pour objectif de prévenir cette fusion dans le domaine de conception de référence (niveau 3a) et dans le domaine de conception étendu (niveau 3b) […]
Par ailleurs, un cinquième niveau de défense en profondeur, visant à la gestion de crise par les pouvoirs publics, a pour objectif d’atténuer les conséquences radiologiques des rejets radioactifs susceptibles de résulter de conditions accidentelles. À cet égard, des dispositions de conception spécifiques doivent être prévues.​

Dans un réacteur nucléaire, on parle d'accident "grave" lorsque le combustible est significativement dégradé avec fusion plus ou moins étendue du coeur du réacteur : on parle aussi "d'accident de fusion du coeur".

Un accident grave aurait pour origine un défaut de refroidissement du coeur par l'eau. Ceci ne permettrait plus d'évacuer la puissance produite dans le réacteur, y compris après l'arrêt de la réaction en chaîne. (puissance dite résiduelle).

En une à quelques heures, à la suite de défaillances multiples, une dégradation du combustible puis une fusion du coeur pourraient survenir. Des phénomènes complexes se dérouleraient, dont l'impact dépendrait des conditions initiales de l'accident et des actions des opérateurs.

Plus d'informations sur les accidents graves

Le risque de criticité est le risque de déclenchement intempestif d'une réaction neutronique en chaîne. Ce risque est présent à toutes les étapes du cycle du combustible nucléaire, depuis l'enrichissement de l'uranium en uranium 235, durant l'entreposage ou le transport du combustible nucléaire, durant la valorisation des matières issues du traitement des combustibles usés, durant l'entreposage des déchets produits...

Un accident de criticité se traduit par un dégagement d'énergie, essentiellement sous forme de chaleur, accompagné d'une émission intense de rayonnements neutroniques et gamma.

La prévention du risque de criticité consiste à déterminer des conditions permettant d'assurer la sous-criticité lors des opérations mettant en oeuvre des matières fissiles. Par ailleurs, afin de connaître les conséquences pouvant résulter d'un accident de criticité, l'IRSN mène des études et des recherches pour disposer d'outils de calcul performants, avec le meilleur degré de qualification possible.

Plus d'information sur le risque de criticité

La fusion nucléaire est une autre façon de produire de l’énergie à partir des noyaux des atomes.

La fission nucléaire consiste à projeter un neutron sur un atome lourd instable (uranium 235 ou plutonium 239). Ce dernier l’absorbe en le faisant éclater en 2 atomes plus légers. Cela produit de l’énergie, des rayonnements radioactifs et 2 ou 3 neutrons capables à leur tour de provoquer une fission. Et ainsi de suite. C’est le mécanisme de la réaction en chaîne. Aujourdhui, c'est la fission qui est utilisée dans les centrales nucléaires de production d'électricité.

La fusion nucléaire vise à l'effet inverse : il s'agit de rapprocher deux atomes d’hydrogène (deutérium et tritium) à des températures de plusieurs millions de degrés, comme au cœur des étoiles. Lorsque ces noyaux légers fusionnent, le nouveau noyau créé se retrouve dans un état instable. Il tente de retrouver un état stable en éjectant un atome d’hélium et un neutron avec beaucoup d’énergie.

Historiquement, la fusion a permis de fabriquer des bombes thermonucléaires à hydrogène. Les recherches menées depuis les années 1960 n’ont pas encore permis de concevoir un réacteur capable de produire du courant électrique. Les programmes de recherche actuels prévoient encore au moins 40 ans de travail…