Sûreté des réacteurs CANDU

Les réacteurs nucléaires CANDU sont‑ils sûrs?

LES RÉACTEURS NUCLÉAIRES CANDU OFFRENT UN DEGRÉ DE SÛRETÉ TRÈS ÉLEVÉ PRINCIPALEMENT POUR TROIS RAISONS :

  • Il est impossible qu’une centrale nucléaire explose comme une bombe atomique.
  • Les nombreux systèmes de sûreté du réacteur nucléaire CANDU tiennent compte non seulement de l’erreur humaine, mais aussi des défaillances de l’équipement et des autres risques comme les tremblements de terre.
  • En cas d’accident, le réacteur CANDU confine les émissions radioactives dans le bâtiment réacteur.

Qu’est‑ce que le principe de sûreté?

Le principe de sûreté appliqué aux réacteurs nucléaires CANDU consiste à réduire les risques d’accident et à limiter ses effets le cas échéant. Ce principe, portant le nom de « défense en profondeur », établit des normes strictes pour les concepteurs, les constructeurs et les exploitants.

CANDU reactor schematic
Schéma d’un réacteur CANDU.

La défense en profondeur comporte cinq grands aspects :

  • l’équipement de haute qualité de la centrale;
  • la formation des opérateurs de la centrale nucléaire;
  • la détection et la correction des défaillances;
  • des systèmes de sûreté spéciaux et indépendants;
  • des systèmes de confinement.

Qu’entend‑on par « équipement de haute qualité de la centrale »?

Tous les fournisseurs de composants des centrales nucléaires CANDU, par exemple, les fabricants de pompes, de robinetterie, de tuyauterie et d’appareillage électrique, doivent satisfaire à des normes rigoureuses de qualification. En outre, les appareils de commande essentiels existent en double. De cette façon, si un appareil tombe en panne, un autre prend la relève pour ne pas compromettre la sûreté de la centrale.

Comment les opérateurs de réacteur sont‑ils formés?

control room
Tous les aspects de l’exploitation du réacteur sont surveillés depuis la salle de commandes. Les réacteurs nucléaires CANDU possèdent plusieurs systèmes de sûreté indépendants qui peuvent arrêter le réacteur afin de prévenir un accident.

La formation des opérateurs de réacteur nucléaire est un aspect crucial du principe de défense en profondeur de la sûreté nucléaire.

Les opérateurs de la salle de commandes des centrales nucléaires sont choisis à l’issue d’un rigoureux processus de formation et leur formation dure huit ans. Ils doivent obtenir une autorisation de l’organisme canadien de réglementation nucléaire, la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN, auparavant la Commission de contrôle de l’énergie atomique), qui prépare les examens et évalue les compétences des postulants. Une partie de la formation et des examens se fait sur des simulateurs qui reproduisant exactement la salle de commandes et qui peuvent fonctionner en régime d’exploitation normal et en régime d’urgence.

Qu’entend‑on par « détection et correction des défaillances »?

Chaque centrale canadienne fait l’objet d’une surveillance continue grâce à un programme spécial de tests et d’inspections de ses composants et systèmes de sûreté. La détection constante et rapide permet de s’assurer que l’exploitation des centrales nucléaires respecte les limites prescrites par la CCSN et précisées dans le permis d’exploitation. La CCSN affecte en permanence des inspecteurs aux centrales et elle peut retirer un permis d’exploitation en tout temps si l’exploitant enfreint une condition du permis ou un règlement.

En quoi consistent les systèmes de sûreté spéciaux?

Tous les réacteurs nucléaires canadiens sont munis de systèmes de sûreté spéciaux dont la seule fonction est d’arrêter automatiquement le réacteur en cas de défaillance grave de l’équipement et de maintenir le refroidissement du combustible en cas de panne du système de refroidissement du réacteur. Ces systèmes sont :

  • le premier système d’arrêt ― il insère très rapidement des barres d’arrêt dans le réacteur pour interrompre immédiatement la réaction nucléaire;
  • le deuxième système d’arrêt ― il injecte des matières absorbant les neutrons dans le modérateur, ce qui peut aussi interrompre la réaction nucléaire;
  • le système de refroidissement d’urgence du cœur ― il injecte de l’eau sous haute pression dans le circuit de refroidissement du réacteur en cas de défaillance de la tuyauterie.

Ces systèmes sont conçus pour être testés pendant que le réacteur est en marche et ils doivent satisfaire à des exigences de disponibilité strictes.

À quoi servent les systèmes de confinement?

Le système de confinement entourant le réacteur nucléaire empêche le rejet des matières radioactives dans l’environnement extérieur en cas d’accident.

Dans toutes les centrales canadiennes, le système de confinement consiste en une enceinte étanche (les murs de béton armé entourant chaque réacteur peuvent atteindre 1,8 mètre d’épaisseur).

Lorsqu’il y a plusieurs réacteurs sur un site, comme aux centrales Pickering et Darlington, chacun des bâtiments réacteur est relié à un bâtiment sous vide commun, qui assure la fonction de confinement et qui fonctionne comme un aspirateur. Si de la vapeur radioactive était rejetée dans le bâtiment réacteur, elle serait aspirée dans le bâtiment sous vide pour éviter son rejet dans l’environnement. Une fois dans le bâtiment sous vide, la vapeur se condenserait sous forme liquide et serait confinée. Il s’agit d’une fonction de sûreté unique aux réacteurs CANDU.
Trois principes essentiels

Trois principes essentiels

Contrôle

Il est fondamental de pouvoir contrôler à tout moment la réaction en chaîne. Cette démarche commence par la conception même du réacteur. En effet, la conception du réacteur RBMK, qui comprend un cœur en graphite, est l’un des facteurs qui ont contribué à l’accident survenu dans la centrale nucléaire de Tchernobyl. Cette conception rendait très difficile le contrôle de la réaction en chaîne et le cœur présentait un risque permanent d’incendie – elle n’aurait jamais été acceptée en Amérique du Nord. Équipés d’un « modérateur non combustible », les autres types de réacteurs à eau légère et les réacteurs CANDU à eau lourde sont beaucoup plus stables et plus faciles à contrôler.

Il est important de pouvoir arrêter rapidement le réacteur. Les réacteurs modernes CANDU intègrent deux systèmes d’arrêt d’urgence indépendants. Le premier utilise des barres de cadmium qui peuvent être introduites verticalement dans le réacteur pour absorber les neutrons et mettre fin à la réaction nucléaire en chaîne. Le second système injecte dans l’eau lourde une solution de nitrate de gadolinium qui absorbe alors les neutrons et stoppe la réaction en chaîne.

Toutes les centrales CANDU sont pourvues de systèmes mécaniques, électriques et informatiques redondants et multiples. Par exemple, il existe deux salles de commandes. Si une défaillance met hors service la salle de commandes principale, les opérateurs peuvent utiliser une salle auxiliaire pour exploiter la centrale en toute sûreté.

Le facteur humain est également pris en compte dans cette approche. Tous ceux qui travaillent dans la centrale doivent avoir suivi une formation approfondie et été soumis à des examens et à des évaluations. Pour pouvoir travailler dans la salle de commandes, un opérateur doit suivre une formation pendant huit ans. En outre, la centrale est supervisée par des membres de la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN) qui sont sur place 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 pour surveiller son exploitation et veiller au respect des toutes les procédures et politiques en matière de sûreté. Par ailleurs, grâce à l’automatisation des systèmes de sûreté, dans tous les scénarios d’accident envisagés, les opérateurs n’ont pas à intervenir lors des premières minutes cruciales lors d’un accident.

Refroidissement

Toutes les centrales nucléaires transforment en électricité la chaleur générée par la fission nucléaire. Il faut cependant éviter que le combustible ne surchauffe et ne fonde. Dans les réacteurs CANDU, l’eau lourde utilisée dans le cœur sert de fluide caloporteur (ou réfrigérant primaire) et de modérateur. Une surchauffe rapide du combustible pourrait survenir, par exemple, en cas de rupture importante de la tuyauterie ou de défaillance d’une pompe provoquant la fuite du réfrigérant ou l’empêchant de circuler. Un tel incident ferait fondre le cœur et produirait de grandes quantités de vapeur radioactive. Pour éviter ce genre de situation, on a prévu un système de refroidissement d’urgence du cœur, qui fournira de l’eau pour assurer le refroidissement au besoin. Des pompes de relève ont été prévues pour les nombreuses pompes raccordées au circuit de refroidissement.

Confinement

Les réacteurs CANDU comportent différents niveaux de confinement conformément au principe de « défense en profondeur ». Les grappes, qui renferment des pastilles en céramique contenant de l’oxyde d’uranium insérées dans des tubes en zircaloy, sont elles-mêmes logées dans les tubes de force du circuit caloporteur qui traversent la calandre du réacteur. Dans les centrales CANDU 6, le réacteur est placé dans un caisson en béton garni d’acier ayant une épaisseur de 1,8 m, lui-même entouré d’une enceinte de confinement en béton et en acier appelée « bâtiment réacteur ».

Le bâtiment réacteur, également pourvu d’un mur d’une épaisseur de 1,8 m, peut contenir les rejets de vapeur à haute pression. Dans les centrales à tranches multiples, comme celles de Pickering et de Bruce, les bâtiments réacteur sont également connectés à un bâtiment sous vide, c.‑à‑d. sous pression négative. Si de la vapeur était rejetée dans le bâtiment réacteur, des systèmes d’arrosage et des refroidisseurs d’air abaisseraient la pression à court et à long terme en condensant de nouveau la vapeur en eau. Dans les deux cas, ces bâtiments ont la double fonction de confiner les rejets radioactifs et de contrer la hausse de pression provoquée par les rejets de vapeur. En cas de perte de refroidissement, les substances radioactives devraient franchir toutes ces barrières de confinement avant d’atteindre l’environnement. À Tchernobyl, des substances radioactives ont été rejetées parce que bon nombre de ces systèmes n’avaient pas été mis en place ou avaient été mal conçus.

Source :

Hans Tammemagi et David Jackson, Unlocking the Atom: The Canadian Book on Nuclear Technology, McMaster University Press, 2002.