Mise en service d'un nouveau dispositif pour l'étude des feux : l'installation DIVA à Cadarache
L’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire a mis en service dans son implantation de Cadarache (Bouches-du-Rhône) un nouveau dispositif d’essais consacré à l’étude expérimentale des incendies dans les installations nucléaires.
Ce dispositif, dénommé DIVA (Dispositif d’études de l’Incendie, de la Ventilation et de l’Aérocontamination), représente, en grandeur réelle, un ensemble de locaux caractéristiques d’une installation nucléaire équipée d’un réseau de ventilation. Il complète les moyens d’essais pour l’étude des feux dont l’IRSN dispose à Cadarache ; ces moyens comprennent, d’une part des « caissons » d’essais pour l’étude du développement et de la propagation des feux dans un seul local et dans plusieurs locaux équipés d’un réseau de ventilation, d’autre part une grande hotte d’aspiration pour analyser l’évolution de la puissance dégagée par la combustion de foyers spécifiques tels que des armoires électriques.
Grâce aux essais réalisés dans DIVA, les conséquences d’un feu sur les locaux voisins de celui où s’est produit l’incendie et sur la ventilation pourront être mieux appréciées : échauffement des gaz, propagation des fumées, endommagement éventuel des équipements situés dans les locaux (armoires électriques, boîtes à gants, portes coupe-feu, etc.) et des équipements du réseau de ventilation (clapets coupe-feu, filtres, etc.). L’amélioration des connaissances et la base de données expérimentales issues de ce programme de recherche permettront, en particulier, de développer et de qualifier les codes de calculs utilisés par l’IRSN dans les études qu’il mène en support aux évaluations de sûreté, notamment les études probabilistes de sûreté liées aux risques d’incendie.
Le premier essai DIVA
Le premier essai dans DIVA a été réalisé le 21 novembre. Il fait partie d’une campagne de quatre essais portant sur des feux de nappes d’huile préchauffée à 250°C et impliquant trois des locaux de DIVA (celui où se déroule le feu et les voisins). Ces essais réalisés en 2002 et 2003 apporteront des éléments sur l’influence des fuites entre locaux et de la ventilation sur les surpressions et les dépressions au cours d’un feu. Par ailleurs, l’huile brûlée produisant beaucoup de fumée, ces essais permettront aussi d’étudier leur propagation dans l’installation.
Lors de l’essai du 21 novembre, le feu de la nappe de 0,56m2 de surface a duré environ 110 minutes, jusqu’à épuisement total des 28 litres d’huile versés initialement dans le bac de combustion. Le taux d’oxygène dans le local concerné par le feu, initialement de 21%, s’est stabilisé pendant presque toute la durée du feu autour de 13,5%, valeur relativement faible qui n’a cependant pas conduit à l’extinction du feu par insuffisance d’oxygène. Peu après le démarrage du feu, des fumées ont été transférées par le réseau de ventilation depuis le local en feu vers un local voisin. Le taux moyen de combustion de la nappe d’huile a été très faible si on le compare aux valeurs obtenues dans les essais passés de l’IRSN mettant en jeu des nappes d’huile de surface équivalente : l’interprétation à venir de l’essai devrait permettre d’expliquer ce phénomène assez inattendu puisqu’il a conduit à une durée du feu bien plus longue que celle qui était prévue.
L’essai a montré le bon fonctionnement global de l’installation d’essais et de l’instrumentation associée.
Le feu, un risque majeur dans les installations nucléaires
Dans les installations nucléaires françaises, quel qu'en soit le type, on dénombre, en moyenne, un départ de feu tous les deux ans. Dans la très grande majorité des cas, le feu est rapidement détecté et maîtrisé. Lorsqu’il n’en est pas ainsi, un incendie peut occasionner d’importants dégâts dans les installations. On se rappelle à cet égard l’incendie, le 19 octobre 1989, d’un groupe turbo-alternateur dans la centrale nucléaire de Vandellos en Espagne et l’incendie dans le silo d’entreposage de l’établissement Cogema de La Hague qui a duré une journée, le 6 janvier 1981.
Si l’incendie non maîtrisé concerne des zones où se trouvent des matières radioactives ou des matériels importants pour la sûreté, cela peut conduire à des défaillances du confinement et entraîner une contamination de l’installation, voire de l’environnement. Le 11 mars 1997, l’incendie suivi d’une explosion dans un atelier de conditionnement des déchets radioactifs de l’usine de retraitement de Tokai Mura au Japon a occasionné, outre des dégâts importants dans l’installation, une légère contamination du personnel et de l’environnement.
L’IRSN effectue des recherches sur le risque d’incendie depuis plusieurs décennies (essentiellement sur les feux de sodium jusqu’en 1993 et sur les feux de matières organiques depuis 15 ans environ) ; elles visent à améliorer la compréhension des phénomènes physico-chimiques mis en jeu lors d’un incendie et la détermination des conséquences d’un tel incendie sur les équipements et les installations.
Le dispositif d’essais DIVA
Le dispositif DIVA est installé dans un caisson en béton armé existant de 3 600 m3 qui permet de récupérer les fumées qui pourraient s’échapper du dispositif. Le dispositif expérimental DIVA, représenté ci-dessous, comporte trois locaux de tailles identiques donnant sur un couloir commun. Un quatrième local permettra de traiter les questions relatives à la propagation d’un feu et des fumées vers les étages supérieurs. Les locaux sont reliés entre eux par des portes, dont les fuites peuvent être calibrées, et par un réseau de ventilation industriel. Leur hauteur moyenne est représentative de la hauteur des locaux des installations nucléaires. Le dispositif DIVA en béton armé a été dimensionné pour que chaque local puisse résister sans dommage aux variations de pression engendrées par un feu dans la gamme de –100 hPa à +520 hPa. Plus de 600 voies de mesure permettent d’enregistrer au cours du temps les évolutions des grandeurs physiques telles que : les températures des gaz, des flammes et des parois, les vitesses des gaz, les débits de ventilation, la pression des gaz, la masse du combustible, la composition des gaz, les concentrations des suies et des aérosols simulant des aérosols radioactifs mis en suspension par l’incendie.
Le coût d’investissement de DIVA est de l’ordre de 2,5 M€. Les programmes d’essais dans DIVA devraient s’étaler sur quinze ans, à raison de quatre à cinq essais par an. Sept agents travaillent en permanence sur ce dispositif d’essais pour un coût annuel d’exploitation d’environ 1 M€. La Cogéma, l’INERIS et l’US-NRC (autorité de sûreté nucléaire américaine) ont fait part de leur intérêt pour les programmes prévus dans l’installation DIVA.
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