samedi 5 novembre 2011

Les premières 24 heures de la catastrophe de la centrale nucléaire de Fukushima (première partie)

Voici la première partie traduite de l'article rédigé par Eliza Strickland, diffusé sur le site ieee Spectrum, concernant la chronologie des évènements pendant les premières 24 heures à la centrale de Fukushima Dai-ichi.
(J'espère ne pas avoir fait de trop grosses bourdes en traduisant les termes techniques.)


24 HEURES À FUKUSHIMA
Un récit détaillé du pire accident nucléaire depuis Tchernobyl

Par Eliza Strickland – novembre 2011

Note de l'éditeur : ceci est une partie du rapport spécial de IEEE Spectrum : Fukushima et le futur de l'énergie nucléaire.
CE RAPPORT se base sur des interviews d'officiels de TEPCO, de l'agence japonaise de sécurité nucléaire et industrielle (NISA), de la commission US de régulation nucléaire, de l'agence internationale d'énergie atomique, de gouvernements locaux, et d'autres experts en nucléaire, ainsi que la lecture de centaines de pages de rapports officiels.
Quand le séisme de magnitude 9 frappa la côte est du Japon, à 14h46 le 11 mars, le sol sous la centrale fut secoué et les alarmes retentirent. Dans les salles de contrôle vacillantes, des pans du plafond s'écroulèrent et de la poussière retombait comme de la neige sur le tableau de contrôle . En cinq secondes, les barres de contrôle ont été repoussées vers le haut dans les trois réacteurs opérationnels et ont stoppé les réactions de fission. Ce fut un parfait arrêt automatique, mais les sous-produits radioactifs des barres de combustible des réacteurs continuèrent à générer d'énormes dégagements de chaleur. 

Sans refroidissement adéquat, ces barres deviendraient assez chaudes pour fondre et traverser l'enceinte sous pression en acier, et ensuite traverser l'enceinte de confinement, en acier également. Cela donnerait le redouté scénario de fusion du coeur, qui conduirait à la libération de nuages de radioactivité qui entraînés par les vents rendraient malades ou tueraient en masse les gens.
Mais la chaleur ne serait pas un problème tant que Fukushima Dai-ichi aurait du courant pour faire fonctionner les pompes qui font circuler l'eau du coeur des réacteurs par des systèmes refroidisseurs. Le puissant séisme avait fait basculer les pylônes électriques et mis sens dessus dessous l'équipement des sous-stations proches, mais l'interruption de courant de la centrale n'était pas grave : en 10 secondes, le système d'alimentation de secours avait démarré. Douze groupes électrogènes diesel, la plupart d'entre eux installés dans des soubassements sous les turbines, étaient maintenant responsables de l'intégrité des réacteurs de la centrale – et du bien-être de ses ouvriers.
À l'heure du séisme, trois des six réacteurs étaient en service; les trois autres étaient à l'arrêt pour maintenance programmée. Dans les salles de contrôle régissant les réacteurs en activité – les unités 1, 2 et 3 - l'équipe contrôlait les systèmes de refroidissement qui enlevaient la chaleur résiduelle du coeur des réacteurs par un cycle d'eau à travers les échangeurs de chaleur remplis d'eau de mer. Tout semblait sous contrôle. De l'eau remplissait aussi les piscines de combustible usagé sur les niveaux supérieurs des 6 bâtiments de réacteurs pour empêcher les piscines de surchauffer.
À 14H52, le superviseur de l'équipe qui gérait le plus vieux réacteur de la centrale, l'unité 1 vieille de 40 ans, confirma que le système de refroidissement de secours appelé condenseur d'isolation (CI) avait bien démarré automatiquement. Ce système ne nécessitait pas de courant électrique pour recycler la vapeur à travers un réservoir d'eau froide à un étage supérieur, ou pour laisser retomber l'eau recyclée vers l'enceinte sous pression. Mais les opérateurs remarquèrent bientôt que le CI refroidissait le coeur trop vite, ce qui pouvait contraindre les murs d'acier de l'enceinte sous pression. Ils arrêtèrent alors le système. C'était une décision dans les règles, mais la règle n'était pas prévue pour les extraordinaires évènements du 11 mars.
Des alertes au tsunami crépitaient sur les écrans de TV, prédisant un tsunami de 3 mètres de haut pour la préfecture de Fukushima. Bien que la centrale côtière de Fukushima Dai-ichi se situe à 10 mètres au-dessus du niveau de la mer, le personnel non indispensable suivit la procédure et commença à évacuer le site.
À 15H27, la première vague du tsunami déferla dans le port artificiel protègeant la centrale, se ruant sur la jauge à marée qui mesura une hauteur d'eau de 4 mètres au-dessus de la normale. À 15h35 une autre vague beaucoup plus haute arriva et détruisit la jauge. L'eau se rua par dessus les digues et balaya la centrale. Elle se fracassa sur les pompes à eau de mer qui servaient aux systèmes d'évacuation de la chaleur, puis elle força les grandes portes des bâtiments de turbine et submergea les panneaux électriques qui contrôlaient les opérations des pompes, valves et autres équipements. Une semaine plus tard, les employés de TEPCO mesureront les marques d'eau sur les bâtiments et estimeront la hauteur du monstrueux tsunami à 14 mètres. 
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Dans les soubassements des bâtiments de turbines et de réacteurs, 6 des 12 groupes électrogènes eurent quelques soubresauts et s'arrêtèrent, inondés sous des flots d'eau. Cinq autres groupes stoppèrent quand leurs tableaux de distribution de courant furent submergés. Un seul groupe électrogène, au premier niveau d'un bâtiment près de l'unité 6 continua de fonctionner ; à l'inverse des autres, tous ses équipements se trouvaient au-dessus du niveau de l'eau. Le réacteur 6 et son unité soeur, le réacteur 5, surmontèrent la crise sans sérieux dommage, grâce en partie à ce groupe-là.
Le reste de Fukushima Dai-ichi faisait maintenant face à un scénario cataclysmique que les opérateurs de centrale nucléaire avaient toujours redouté mais jamais vécu : une station complète sans courant électrique.

Dans la salle de contrôle où les opérateurs géraient le réacteur 1, les alarmes étaient silencieuses. Les plafonniers clignotaient, et les voyants lumineux du tableau s'éteignirent. Les flots avaient même mis hors course les batteries des salles de contrôle, la seule source de courant en dernier ressort. Les opérateurs devaient répondre à l'urgence sans instruments.
Sans courant électrique, les pompes n'acheminaient plus l'eau de l'enceinte sous pression de l'unité 1 par les échangeurs de chaleur du système de refroidissement, et les barres de combustible extrêmement chaudes vaporisaient l'eau bouillante. Le niveau d'eau dans le coeur nucléaire baissait, mais, manquant de courant pour leurs instruments, les opérateurs de la centrale ne pouvaient même pas deviner à quelle vitesse l'eau bouillante se vaporisait.
Le condenseur d'isolation, qui dépendait de la convection et de l'effet de gravité pour accomplir ses fonctions de refroidissement, aura du mal à conserver un niveau d'eau élevé au coeur de l'unité 1 tout au long de la crise. Mais les opérateurs avaient coupé le système juste avant le tsunami en fermant ses valves – et il n'y avait pas de courant électrique pour les remettre en fonctionnement et laisser la vapeur et l'eau s'échapper. Des ouvriers se battirent pour ouvrir manuellement les valves du système CI, mais les experts pensent que le CI n'a fourni aucune aide après la frappe du tsunami.
LEÇON 1
Les groupes électrogènes d'urgence devraient être installés sur des hauteurs ou dans des pièces étanches
En faisant le point sur les dégâts, les opérateurs ont rapidement réalisé que les groupes électrogènes ne pouvaient être récupérés et que le courant extérieur ne serait pas restauré avant longtemps. Dans les parkings de la centrale, des ouvriers soulevaient les capots des voitures, arrachaient les batteries et les trimballaient vers les salles de contrôle. Ils trouvèrent des câbles dans des réserves et étudièrent les diagrammes. S'ils pouvaient connecter les batteries aux tableaux d'instruments, ils pourraient au moins déterminer les niveaux d'eau dans les enceintes sous pression.
TEPCO eut un renfort pour les groupes électrogènes d'urgence : des camions équipés de dynamos à haut voltage. Cet après-midi là, des responsables d'urgence du quartier général de TEPCO à Tokyo envoyèrent 11 camions équipés d'une alimentation électrique qui se précipitèrent à la centrale, à 250 km de là. Ils mirent rapidement le matériel en service. Les routes qui n'avaient pas été endommagées par le séisme et le tsunami étaient embouteillées par les habitants qui quittaient les sites de la catastrophe.
À 16h36, TEPCO informa officiellement le gouvernement japonais de la situation de plus en plus désespérée du réacteur 1. La compagnie déclara qu'elle ''ne pouvait confirmer'' que de l'eau était injectée dans le coeur du réacteur. La situation était meilleure pour les réacteurs 2 et 3 légèrement plus récents, où les systèmes de refroidissement d'urgence étaient en service, gérés par la vapeur même des réacteurs. Et les réacteurs 4, 5 et 6 à l'arrêt ne présentaient aucune menace immédiate.
LEÇON 2
Si un système de refroidissement est prévu pour fonctionner sans courant, s'assurer que toutes ses parties peuvent être manipulées sans électricité.
À 17h41, le soleil se coucha sur des mares d'eau de mer et des montagnes de débris répandus partout sur le site de la centrale. Des équipes de travail se frayaient un chemin dans le noir grâce à des torches.
À environ 21h00, les opérateurs branchèrent finalement les batteries de voitures qu'ils avaient réunies aux tableaux d'instruments et obtinrent un bout d'information vitale – le niveau d'eau du réacteur 1. L'information semblait rassurante. La jauge enregistrait un niveau d'eau de 550 mm au-dessus du sommet de l'assemblage de combustible, qui, tout en étant fort loin des normes de sécurité, suffisait pour assurer aux opérateurs qu'aucun combustible n'avait encore fondu.
Mais l'analyse ultérieure de TEPCO révéla que les jauges étaient fausses. Des mois plus tard, les calculs montreraient que l'eau superchaude à l'intérieur de l'enceinte sous pression du réacteur 1 était constamment descendue sous le fond des barres de combustible d'uranium peu avant que les opérateurs contrôlent les jauges, laissant le coeur du réacteur complètement à découvert. La chaleur pulsait à travers les barres exposées. Quand la température passa à 1300°, l'enveloppe en zirconium protégeant les barres de combustible commença à réagir avec la vapeur de l'enceinte, produisant de l'hydrogène fortement volatile. Et l'uranium des barres de combustible commencèrent à fondre, s'effondrer et s'affaisser.
Pendant la nuit du 11 mars, les niveaux de radioactivité s'élevèrent autour de la centrale. À 21h51, les responsables interdirent l'entrée du bâtiment du réacteur 1.




aerial shot
Photo: Gamma/Getty Images
Les dégâts : dans les jours qui ont suivi le tsunami, des explosions mirent en pièce les toits des réacteurs 1, 3 et 4 et une explosion interne a dû endommager le réacteur 2.
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Ce fut une sage décision, parce que dans les profondeurs du réacteur, la fusion avait déjà commencé. Dans les réacteurs en service à Fukushima, les barres de contrôle s'élevèrent à l'intérieur de l'enceinte sous pression, et le logement autour de chaque point d'entrée des barres de contrôle était par essence des points fragiles. Quand le combustible fondu commença à s'accumuler au fond de l'enceinte sous pression, il fondit probablement en traversant ces soudures vulnérables. L'analyse ultérieure de TEPCO montra que l'enceinte sous pression était endommagée depuis 23h, permettant à l'eau et aux gaz hautement radioactifs de fuir dans l'enceinte primaire de confinement.
L'enceinte de confinement, qui entoure l'enceinte sous pression, est une ligne de défense cruciale : c'est une coque en acier épais prévue pour contenir tout matériau en mauvais état qui s'echapperait de l'enceinte intérieure. À 23h50 les opérateurs de la salle de contrôle finalisèrent la connection des batteries de voiture avec les jauges de pression pour l'enceinte de confinement primaire. Mais les jauges révélèrent que l'enceinte de confinement avait déjà dépassé sa pression maximum autorisée, augmentant la probabilité de fuite, fissure ou même d'explosion.
LEÇON 3 Garder des camions avec électricité très près du site d'une centrale nucléaire
Alors que le 11 mars devenait le 12, les dirigeants de TEPCO dirent aux opérateurs "interdits de sommeil" qu'ils devaient abaisser la pression en ventilant l'enceinte de confinement. Une opération de ventilation emporterait les gaz radioactifs dans l'air ; le cauchemar de Fukushima Dai-ichi se répandrait bientôt à travers tout le pays.
Cette nuit-là, une lutte désespérée pour stopper le danger au réacteur 1 divergea vers trois réponses. À côté de l'équipe qui préparait la ventilation de l'enceinte de confinement, il y avait aussi un groupe se préparant à recevoir l'approvisionnement en électricité des camions, qui étaient toujours en route pour la centrale. À leur arrivée, ils rebrancheraient le courant pour redémarrer les pompes et rétablir une circulation d'eau stable dans l'enceinte sous pression. La troisième équipe se concentrait sur un autre plan à court terme pour refroidir le coeur : des camions de pompiers, qui pourraient injecter de l'eau provenant de réservoirs d'urgence dans l'un des systèmes de refroidissement des réacteurs.
Ce fut passé minuit que les premiers camions d'approvisionnement en électricité arrivèrent sur le site, se frayant un chemin sur les routes fissurées. Les camions se garèrent devant le bâtiment de turbine de l'unité 2, adjacente à l'unité 1 qui causait le souci, où des ouvriers avaient trouvé un panneau de contrôle non endommagé. Dans l'obscurité, ils commencèrent à dérouler un câble de 200 mètres qui traversait le bâtiment envahi de boue pour le relier au tableau électrique de contrôle. Les camions sont habituellement équipés pour poser un tel câble, qui pèse plus d'une tonne, mais cette nuit-là, 40 ouvriers firent le travail à la main. Cela leur prit 5 heures.
Le travail continua toute la matinée au panneau de contrôle électrique et dans l'après-midi du 12 mars. Enfin, à 15h30, tout fut prêt. L'électricité circula depuis le camion à travers le câble vers le tableau, qui était prêt à mettre en route les pompes pour un système de refroidissait de secours à l'intérieur du bâtiment du réacteur 1. Des ouvriers se préparaient à démarrer la circulation d'eau douce dans l'enceinte sous pression, sachant qu'ils en étaient à une étape cruciale de la stabilisation de la centrale.

À SUIVRE

1 commentaire:

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