12.03.2018

Sûreté des réacteurs : la connaissance du risque hydrogène enrichie de 20 ans de R&D

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Par Etienne Studer, Danièle Abdo, Sonia Benteboula, Gilles Bernard-Michel, Nadia Coulon, Frédéric Dabbene, Sergey Kudriakov, Jean-Paul Magnaud, Olivier Norvez, Régis Tomassian, Jean-Luc Widloecher, Alberto Beccantini, Stéphane Gounand et Jérôme Brinster, CEA Ahmed Bentaib, IRSN Serge Guieu et Namane Mechitoua, EDF

Le CEA s’est doté d’une compétence forte pour comprendre, modéliser et prévenir le risque hydrogène dans les installations nucléaires. À partir du milieu des années 1990, une approche couplée numérique et expérimental a été mise en oeuvre pour atteindre ces objectifs : le projet TONUS pour se doter d’outils numériques pour traiter de la distribution et de la combustion de l’hydrogène et le projet MISTRA pour alimenter ces modèles numériques en données expérimentales « CFD grade » pour la distribution de l’hydrogène et l’efficacité des moyens de prévention. Ces connaissances et ces outils ont conforté les démonstrations de sûreté des installations existantes tant civiles que militaires et contribuent à la conception de nouveaux réacteurs toujours plus sûrs. Enfin, elles sont valorisées pour la sûreté des installations industrielles liées à l’hydrogène vecteur d’énergie.

Pour la sûreté des réacteurs nucléaires tant électrogènes que dédiés à la propulsion navale ou à la recherche, il est indispensable de démontrer la tenue des barrières de confinement ultimes en réponse à un scénario accidentel d’explosion hydrogène. Après l’accident de Three Mile Island aux États-Unis en 1979 qui a mis en évidence ce risque à l’échelle d’un réacteur de puissance, l’accident de Fukushima a rappelé l’importance de ces phénomènes dans le déroulement et la gestion de l’accident.

Une telle situation implique tout d’abord une source d’hydrogène, ensuite la distribution de cet hydrogène à l’intérieur du confinement avec la formation d’un nuage explosif de grande taille, enfin l’explosion de ce nuage et la sollicitation dynamique de l’enceinte de confinement conduisant à son éventuelle rupture. L’analyse requiert donc une bonne compréhension des phénomènes physiques mis en jeu, leur mesure dans des expériences de qualité, leur modélisation et la mise en place d’outils de simulation pour évaluer les risques à l’échelle des réacteurs et vérifier l’adéquation des moyens de prévention.

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