Enceinte de confinement

Une enceinte de confinement - ou caisson de confinement - est une structure en acier et/ou en béton armé qui isole un réacteur nucléaire civil ou militaire. L'enceinte est conçue pour limiter les fuites d'éléments radioactifs dans l'environnement en cas d'accident majeur, comme par exemple la fusion du cœur du réacteur. L'enceinte est la troisième et dernière barrière de sécurité du réacteur, la première étant la gaine du combustible, et la seconde étant la cuve métallique du réacteur. La conception d'une l'enceinte de confinement varie selon la filière de réacteur nucléaire considérée.

Types d'enceintes de confinement

Les trois principaux types d'enceintes de confinement.

La forme générale de l'enceinte de confinement dépend des forces physiques qui risquent de mettre en péril sa stabilité. Dans le cas des réacteurs où le risque principal est celui d'une pression excessive de l'intérieur vers l'extérieur, générée par un dégagement de vapeur d'eau, la forme de l'enceinte tendra vers la sphéricité (figure de gauche sur l'illustration). Dans le cas où c'est la pression au sol, due au poids du bâtiment lui-même, qui est la force dominante et donc le risque principal d'instabilité structurelle, l'enceinte de confinement sera cylindrique (figure centrale).

Les enceintes de confinement récentes sont conçues sur une base cylindrique et une partie supérieure en forme de dôme ou de demi-sphère, afin de répartir les forces au mieux quelle que soit la situation : surpression de vapeur, explosion accidentelle ou d'origine criminelle, tremblement de terre, impact d'avion, etc. (voir figure de droite).

Confinement par type de réacteur nucléaire

Confinement d'un réacteur à eau pressurisée

Schéma de principe d'un réacteur à eau pressurisée.

Dans un réacteur à eau pressurisée, type de réacteur qui équipe la majorité des centrales nucléaires dans le monde, le rôle de l'enceinte de confinement est d'isoler le réacteur et le circuit primaire qui le traverse, du circuit secondaire et du reste des installations.

Le circuit secondaire exploite la chaleur dégagée par le circuit primaire au sein d'un échangeur thermique puis véhicule de la vapeur d'eau pressurisée vers les turbines, génératrices d'énergie mécanique. Il est en communication avec l'environnement extérieur, puisque son refroidissement est partiellement assuré par l'air ambiant, aussi est-il nécessaire de disposer d'un moyen de se prémunir d'une éventuelle contamination si jamais l'état du réacteur et du circuit primaire venait à mettre en danger l'intégrité du circuit secondaire et des infrastructures de la centrale en général.

En 1979, lors de l'accident de la centrale de Three Mile Island aux États-Unis, l'enceinte de confinement a résisté, à l'exception d'un léger rejet radioactif limité en importance et en durée. Depuis cet accident, en France, toute nouvelle centrale nucléaire civile doit obligatoirement être dotée d'une enceinte de confinement, et l'efficacité de cette dernière est testée tous les dix ans au minimum^[1].

Le nouveau Réacteur pressurisé européen (EPR) possède une enceinte de confinement composée de deux parois de béton: une paroi interne en béton précontraint, recouverte d'une peau métallique coté intérieur et une paroi externe en béton armé, chacune de ces parois a une épaisseur de 1,3 mètre^[2].

Confinement d'un réacteur à eau bouillante

Schéma de principe d'un réacteur à eau bouillante.

Dans un réacteur à eau bouillante, l’enceinte de confinement est généralement sous atmosphère inerte, ce qui gène les opérateurs pour accéder au compartiment réacteur et comporte un risque accru d'asphyxie.

Pour une même puissance électrique fournie, l'enceinte de confinement d'un réacteur à eau bouillante est de moindre envergure que celle d'un réacteur à eau pressurisée.

Exemple de confinement a posteriori sur un réacteur RBMK

Le sarcophage de confinement de la centrale de Tchernobyl.

Suite à la catastrophe du 26 avril 1986, le réacteur RBMK 1000 n°4 de la centrale nucléaire de Tchernobyl a été doté d'une enceinte de confinement sous la forme d'un sarcophage de béton. L'absence d'une telle mesure de sécurité lors de la conception de la centrale a été l'une des principales causes de la dispersion de grandes quantités de matériaux radioactifs dans l'environnement, principalement sous forme de césium 137 et d'iode 131^[3].

Depuis le 6 mai 1986, le cœur du réacteur est solidifié : le corium a progressivement coulé dans la piscine de suppression située sous le réacteur. La piscine, heureusement vidée au cours de la gestion de l'accident, a fortuitement joué le rôle de la partie inférieure de l'enceinte de confinement du site^[4]. Si de l'eau avait été présente dans la piscine au moment où le cœur en fusion y a fini sa course, celle-ci se serait immédiatement vaporisée et aurait pu faire explosion par surpression, mettant en péril l'intégrité du dispositif de confinement supérieur.

Notes et références

• Portail de l’énergie
• Portail du nucléaire