La rupture du barrage de Kakhovka augmente le risque pour la centrale nucléaire de Zaporizhzhia

Une explosion le 6 juin 2023 a détruit le barrage de Kakhovka sur le Dniepr dans l'est de l'Ukraine. La rupture a fait baisser les niveaux d'eau dans un réservoir en amont de la centrale nucléaire de Zaporizhzhia dans la ville d'Enerhodar. Le réservoir fournit l'eau nécessaire au refroidissement des réacteurs à l'arrêt de la centrale et du combustible usé, qui est de l'uranium qui a été largement mais pas complètement appauvri par la réaction de fission qui alimente les centrales nucléaires.

L'Agence internationale de l'énergie atomique, qui a des inspecteurs sur place pour surveiller les effets de la guerre sur la centrale, a publié un communiqué disant qu'il n'y avait pas de danger imminent. Néanmoins, la destruction du barrage augmente le risque d'une catastrophe à l'usine, un risque déjà accru par les combats en cours dans la région.

The Conversation a demandé à Najmedin Meshkati, professeur et expert en sécurité nucléaire à l'Université de Californie du Sud, d'expliquer ce que la baisse du niveau d'eau signifie pour la sécurité de la centrale nucléaire et les risques persistants pour le combustible usé de la centrale.

Pourquoi la baisse des niveaux d'eau menace-t-elle la centrale électrique ?

La situation immédiate devient très précaire. Le barrage est en aval de l'usine, ce qui signifie que l'inondation ne mettra pas en danger l'usine. Mais l'usine puise l'eau d'un important réservoir sur la rivière pour son système de refroidissement. Ce réservoir se vide parce que le barrage en aval a été endommagé.

L'usine n'a pas besoin de la quantité massive d'eau qu'elle aurait autrement parce que ses six réacteurs sont en arrêt à froid. Mais la centrale a toujours besoin d'eau pour trois raisons : réduire la chaleur résiduelle des réacteurs à l'arrêt, refroidir le combustible usé et refroidir les générateurs diesel de secours si la centrale perd de l'électricité hors site.

Les opérateurs de l'usine ont pompé l'eau du réservoir dans un bassin de refroidissement, c'est pourquoi l'AIEA a déclaré que l'usine avait suffisamment d'eau pour plusieurs mois. Mais c'est le dernier recours, c'est pourquoi l'agence a également déclaré qu'il était vital que le bassin de refroidissement reste intact. Si l'usine perd le bassin de refroidissement, le seul espoir serait d'essayer quelque chose comme ils l'ont fait à la centrale nucléaire de Fukushima après le tremblement de terre et le tsunami au Japon en 2011. Ils ont fait venir d'énormes pompes à eau pour pomper l'eau salée de l'océan Pacifique dans le réacteurs pour les refroidir. Les exploitants de la centrale devront peut-être essayer de pomper l'eau du Dniepr.

Les deux lignes de vie de toute centrale nucléaire, qu'elle soit opérationnelle ou à l'arrêt, sont l'eau et l'électricité. La contre-offensive ukrainienne qui vient d'être lancée met ces deux bouées de sauvetage encore plus en danger. Depuis l'occupation russe, la centrale a beaucoup souffert et a perdu sept fois l'électricité hors site. Ma préoccupation immédiate est que si la centrale perd sa dernière ligne électrique restante, qui alimente les pompes de refroidissement, elle devra alors compter sur des générateurs diesel de secours. Il y a 20 générateurs avec un stockage sur place de seulement 10 à 15 jours d'approvisionnement en carburant. Obtenir du carburant pendant la contre-offensive est un autre défi majeur.

Que signifie avoir un réacteur nucléaire en arrêt à froid ?

La réaction de fission qui génère de la chaleur dans une centrale nucléaire est produite en plaçant un certain nombre de barres de combustible d'uranium à proximité. L'arrêt d'un réacteur nucléaire consiste à insérer des barres de contrôle entre les barres de combustible pour arrêter la réaction de fission.

Le réacteur est alors en mode de refroidissement lorsque la température diminue. Selon la Nuclear Regulatory Commission des États-Unis, une fois que la température est inférieure à 200 degrés Fahrenheit (93 Celsius) et que le système de refroidissement du réacteur est à la pression atmosphérique, le réacteur est en arrêt à froid.

Lorsque le réacteur fonctionne, il nécessite un refroidissement pour absorber la chaleur et empêcher les barres de combustible de fondre ensemble, ce qui déclencherait une réaction en chaîne catastrophique. Lorsqu'un réacteur est en arrêt à froid, il n'a plus besoin du même niveau de circulation.

La centrale nucléaire de Zaporizhzhia utilise des réacteurs à eau sous pression.

En quoi l'arrêt à froid améliore-t-il la sécurité de l'usine ?

La fermeture a supprimé un énorme élément de risque. La centrale nucléaire de Zaporizhzhia est un réacteur à eau sous pression. Ces réacteurs ont besoin d'un refroidissement constant et les pompes de refroidissement sont de gigantesques et puissantes machines énergivores.

L'arrêt à froid est l'état dans lequel vous n'avez pas besoin de faire fonctionner constamment les pompes de refroidissement primaires au même niveau pour faire circuler l'eau de refroidissement dans la boucle de refroidissement primaire. Maintenant, au moins si la centrale perd de l'électricité hors site, les opérateurs n'auront plus à se soucier d'essayer de refroidir un réacteur en fonctionnement avec des générateurs diesel grincheux.

Et en arrêtant tous les réacteurs, les exploitants de la centrale ont été soulagés d'une part considérable de leur charge de travail de surveillance des réacteurs au milieu des incertitudes persistantes autour du site. Cela a considérablement réduit le risque d'erreur humaine.

Le travail des opérateurs est susceptible d'être beaucoup moins exigeant et stressant maintenant qu'auparavant. Cependant, ils doivent toujours surveiller en permanence l'état des réacteurs à l'arrêt et des piscines de désactivation.

Quels sont les risques liés au combustible usé de la centrale ?

L'usine a toujours besoin d'une source d'électricité fiable pour refroidir les six énormes piscines de combustible usé qui se trouvent à l'intérieur des structures de confinement et pour évacuer la chaleur résiduelle des réacteurs à l'arrêt. Les pompes de refroidissement des piscines de désactivation ont besoin de beaucoup moins d'électricité que les pompes de refroidissement des boucles primaire et secondaire du réacteur, et le système de refroidissement du combustible irradié pourrait tolérer une brève panne d'électricité.

Un autre facteur important est que les racks de stockage du combustible usé dans les piscines de combustible usé de la centrale nucléaire de Zaporizhzhia ont été compactés pour augmenter la capacité, selon un rapport du gouvernement ukrainien de 2017 à l'AIEA. Plus les crayons de combustibles usés stockés sont nombreux et compactés, plus ils génèrent de chaleur et donc plus de puissance est nécessaire pour les refroidir.

Ces énormes cylindres en béton stockent les barres de combustible nucléaire usagées. La centrale nucléaire de Zaporizhzhia stocke une grande partie de son combustible usé à l'extérieur dans des fûts comme ceux-ci.US Nuclear Regulatory Commission

Il existe également une installation de stockage à sec du combustible usé à l'usine. Le stockage à sec du combustible usé consiste à emballer les barres de combustible usé dans des cylindres massifs, ou fûts, qui ne nécessitent ni eau ni autres liquides de refroidissement. Les emballages sont conçus pour contenir les crayons combustibles pendant au moins 50 ans. Cependant, les fûts ne se trouvent pas sous les structures de confinement de l'usine, et bien qu'ils aient été conçus pour résister à l'écrasement d'un avion de ligne, il n'est pas clair si les bombardements d'artillerie et les bombardements aériens, en particulier les attaques répétées, pourraient ouvrir les fûts et libérer des radiations. dans le sol de l'usine.

L'analogie la plus proche de ce scénario pourrait être une attaque terroriste qui, selon une étude fondamentale du Conseil national de recherches, pourrait percer un fût sec et entraîner potentiellement la libération de matières radioactives du combustible usé. Cela pourrait se produire par la dispersion de particules ou de fragments de combustible ou la dispersion d'aérosols radioactifs. Cela serait similaire à la détonation d'une "bombe sale", qui, selon la direction du vent et le rayon de dispersion, pourrait entraîner une contamination radioactive. Cela pourrait à son tour causer de sérieux problèmes d'accès et de travail dans l'usine.

Prochaines étapes de l'AIEA et de l'ONU

Rafael Mariano Grossi, le chef de l'AIEA, a informé le Conseil de sécurité de l'ONU le 30 mai 2023 de la situation à l'usine de Zaporizhzhia. Il a appelé la Russie et l'Ukraine à veiller à ce que le conflit ne mette pas la centrale en danger. Grossi s'est rendu plusieurs fois au Conseil de sécurité. Une semaine avant la rupture du barrage, il a déclaré que c'était le briefing le plus important qu'il ait donné au conseil. À ce jour, aucun projet de résolution n'a été présenté par le Conseil de sécurité.

Cette situation évolue rapidement. Et s'il se passe quelque chose et qu'il y a un dégagement de rayonnement, ça va se répandre dans le monde entier.

Ceci est une version mise à jour d'un article initialement publié le 13 septembre 2022. L'article a été mis à jour pour inclure des informations sur la destruction d'un barrage en aval de la centrale nucléaire et le rapport de l'AIEA au Conseil de sécurité des Nations Unies sur la réduction du risque que le combat pose à la plante.

Najmedin Meshkati, professeur d'ingénierie et de relations internationales, Université de Californie du Sud

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.