Brevet FR2985360A1 — publié le 20130705

-1- La présente invention concerne un dispositif dont le but est d'augmenter la sûreté et la sécurité nucléaire des centrales et installations nucléaires dans lesquelles des accidents nucléaires pourraient se produire en cas de fusion partielle ou totale des éléments combustibles des coeurs des réacteurs nucléaires. Plusieurs accidents nucléaires importants se sont produits ces dernières années dont Three Mile Island aux USA, Tchernobyl en Ukraine et tout récemment Fukushima au Japon. Lors de ces deux derniers accidents il s'est produit une fusion partielle ou totale des coeurs (contenant les éléments combustibles) par manque de refroidissement dû en général à la perte de l'alimentation électrique des pompes ou autres dispositifs prévus à cet effet. Lors de la fusion de ces coeurs, le magma contenant les éléments combustibles d'une température qui peut être supérieure à 2000 °c peut traverser la cuve et couler de quelques mètres dans le sol. Sur beaucoup de centrales nucléaires dans le monde aucun dispositif physique n'a été prévu pour faire face à ce problème. En Ukraine, un sarcophage peu fiable a été installé et un autre plus élaboré a été maintenant construit. Selon la présente invention, ces dispositifs ne sont pas satisfaisants car ils ne permettent pas de garantir d'empécher des fuites radioactives à court ou long terme notamment vers l'atmosphère, la ou les nappes phréatiques, les fleuves et la mer (pour celles construites dans ce cadre). En France, où la culture de sûreté est plus avancée, on a équipé - notamment dans les réacteurs récents EPR- le fond de l'enceinte de confinement avec un radier en matériau réfractaire qui constitue une première barrière, après la cuve, pouvant recueillir le magma fondu, mais dont l'efficacité absolue n'est pas prouvée. La philosophie de sûreté généralement admise consiste à prévoir au moins trois barrières vers l'extérieur. Le dispositif selon l'invention a pour but d'installer des barrières supplémentaires dans le but d'augmenter la sûreté et la sécurité nucléaire dans ces cas de fusion. Le mode de réalisation proposé sur les planches et décrit ici est donné à titre d'exemple non limitatif. -2- Ce dispositif peut être installé après fusion des coeurs mais également être prévu dès la conception et réalisation des centrales et installations nucléaires. Ce dispositif comporte : Dans le cas d'installations existantes dont on veut augmenter la sureté ou d'installations accidentées (voir planche 1 à 4) : L'installation d'un premier cuvelage 1 (planche 1) tout autour de l'enceinte de confinement de ('l'installation nucléaire dont le fond sera revêtu de matériau réfractaire 3 (planche3 ) qui sera sectorisé pour prévenir toute criticité éventuelle. L'installation d'un deuxième cuvelage 2 (planche2) à quelques mètres du premier, qui sera réalisé de la même façon avec installation d'un fond 5 en matériau réfractaire. Les murs des ces cuvelages pourront être réalisés en retirant la terre ou les matériaux dans le sol tout en coulant le béton, comme indiqué sur la planche 3 en annexe. Au cours de cette phase un étayage 4 des parois est recommandé La planche 4 en annexe présente l'ensemble du dispositif dont l'espace entre les deux 20 cuvelages 11 permettra un contrôle de la radioactivité 9 et des fuites éventuelles ainsi qu'un confinement du magma. On installera aussi dans cet espace inter cuvelage un recombinateur d'hydrogéné 6, un sas d'accès 7, des supports antisismiques 8, un échangeur de chaleur 12 avec sa pompe 10 pour le cas où il serait nécessaire d'injecter un fluide neutrophage 13 pour refroidir et contrôler la réaction nucléaire, d'un circuit de ventilation 14. 25 Ce dispositif sera facile à installer sur les installations accidentées et notamment sur celles dont le sol est relativement sableux. Dans le cas de nouvelles constructions : voir planches 5 à 7 : Ce dispositif sera facile à installer sur les nouvelles centrales en tout début de construction. Le mode de réalisation proposé sur les planches est donné à titre d'exemple non limitatif. 30 Le brevet a pour objectif de disposer de 2 à 3 barrières pour contenir le magma correspondant à la fusion du coeur, un maximum pour faire face à la fusion du coeur. Comme indiqué sur la planche 5, on réalise le 1er cuvelage 1 après avoir retiré la partie nécessaire de terre . -3- Un revêtement réfractaire 3 est ajouté à la partie inférieure. Il sera sectorisé pour prévenir toute criticité éventuelle. Ainsi, la 3ème barrière (ou la 2ème s'il n'y en a pas dans l'enceinte) est constituée. On profitera de cette phase pendant l'installation du deuxième cuvelage pour monter le gros oeuvre du recombinateur d'hydrogène 6, du sas d'accès 7, de l' injectiion de liquide neutrophage et de l'échangeur 12 avec sa pompe 10, d'un circuit de ventilation 14. Dans une 2ème phase, après avoir étayé (appareils 4) et monté les antisismiques 8, éventuellement bloqués jusqu'à la mise en route de l'installation, on réalise le 2ème cuvelage 2 qui sera revêtu intérieurement d'un revêtement réfractaire 5, sectorisé comme précisé ci- dessus. Ainsi, la barrière supplémentaire est constituée. Après étude, il sera peut être nécessaire de remplir l'espace de confinement 11 d'un matériau tel la pouzzolane, qui présente des vides dans sa structure, et qui pourrait contribuer à éviter tout risque de criticité. Ensuite, l'enceinte de confinement 3 sera construite avec tous les éléments internes, cuve, coeur. A sa partie inférieure, une lère barrière 15 - en matériau réfractaire - sera réalisée pour contenir le coeur fondu. Si ce n'est pas le cas, les études de sûreté devront préciser si les barrières 1 et 2 décrites ci-dessus sont suffisantes. REVENDICATIONS: 1- Dispositif de sûreté et de sécurité nucléaire en cas de fusion partielle ou totale de coeurs de réacteurs nucléaires ou d'éléments combustibles après un accident nucléaire, comportant : dans le cas d'une installation existante, un premier cuvelage (1) faisant office d'une barrière supplémentaire qui peut être réalisé en béton qui sera disposé en dessous de l'enceinte de confinement (3) des réacteurs et ou installations nucléaires et dont le fond sera revêtu d'un matériau réfractaire dont la disposition empêchera d'atteindre la masse critique des matériaux nucléaires et protégé par des dispositifs antisismiques (8) ou autre agression extérieure. 2- Dispositif selon la revendication 1 comportant un deuxième cuvelage (2), faisant office d'une deuxième barrière, réalisé de la même façon que le cuvelage (1) dont les murs et le fond sont à quelques mètres du premier cuvelage et qui est étayé par rapport au premier, en vue de pouvoir descendre dans l'espace inter cuvelage (11) pour la maintenance et le contrôle. 3- Dispositif selon les revendications 1 et 2 comprenant en outre entre les fonds des deux cuvelages des appareils de mesure (9), des recombinateurs d'hydrogène (6) , un dispositif d'injection de liquide neutrophage (13), un circuit d'échange de chaleur (12), un circuit de ventilation (14), des dispositifs antisismiques (8), pour contrôle ou intervention éventuelle. 4- Dispositif de sûreté et de sécurité nucléaire, selon les revendications précédentes, qui comporte, dans le cas d'une nouvelle installation, en plus des barrières éventuellement prévues dans l'enceinte de confinement, un premier cuvelage (1) faisant office d'une barrière supplémentaire qui pourra être réalisé en béton, disposé, avant construction, en dessous de l'enceinte de confinement des réacteurs et ou installations nucléaires. Le fond est revêtu d'un matériau réfractaire dont la disposition empêche d'atteindre la masse critique des matériaux nucléaires et protégé par des dispositifs antisismiques. 5- Dispositif selon la revendication 4 comportant un deuxième cuvelage(2), faisant office d'une deuxième barrière, réalisé de la même façon que le cuvelage (1), dont les murs et le fond sont à quelques mètres du premier cuvelage et qui est étayé par rapport au premier, en vue de pouvoir pénétrer dans l'espace inter cuvelage pour la maintenance et le contrôle.-5- 6- Dispositif selon les revendications 4 et 5 comprenant en outre, entre les fonds des deux cuvelages, des appareils de mesure (9), des recombinateurs d'hydrogène(6) , un dispositif d ' injection de liquide neutrophage(13), un circuit d'échange de chaleur (12), un circuit de ventilation (14), des dispositifs antisismiques (8), pour contrôle ou intervention éventuelle.