L'EXPLOSION DE L'UNITE 3 DE FUKUSHIMA DAIICHI (PARTIE 7/7)

LIEN VERS LA PARTIE 6

Bonjour mes Chers Lecteurs.

 

Aujourd'hui je vous présente la septième et dernière partie de l'étude scientifique indépendante consacrée à la catastrophe nucléaire de Fukushima.

 

 

PUBLIE AVEC L'AIMABLE AUTORISATION DU BLOG Fukushima 福島第一

 

 

4.2. Hypothèse d’une explosion de vapeur

4.2.1. Éléments favorables

- Les conditions nécessaires à une explosion de vapeur sont là : le cœur a commencé à fondre 24 heures plus tôt. Sans aucun refroidissement, un corium s’était formé et remplissait le fond de la cuve. Malgré l’injection d’eau douce, puis d’eau de mer, la fonte du cœur (« meltdown ») a bien eu lieu. L'injection d'eau de mer a commencé le lundi 13 mars 2011 à 13h12. Deux heures plus tard, malgré l'addition d'eau, le niveau d'eau dans la cuve du réacteur n'avait pas augmenté, ce qui laisse penser qu'il y avait déjà une fuite et que l’eau descendait directement dans le fond de l’enceinte de confinement où l’eau a pu s’accumuler. Si le fond de cuve a lâché, le corium a pu tomber dans cette eau et provoquer une explosion de vapeur.

- Les éléments observés démontrent qu’une explosion a eu lieu à l’intérieur de l’enceinte de confinement : déformation du puits de cuve au niveau du joint avec la piscine d’équipement, déformation de la vanne entre le puits de cuve et la piscine de combustible, déplacement de la porte d’accès de l’enceinte de confinement, et peut-être aussi explosion des condenseurs sous l’effet de la pression.

4.2.2. Éléments défavorables

- Selon la coupe du réacteur, il existe un puits de drainage au fond de l’enceinte de confinement (« equipment drain sump »). Si cette installation était en état, l’eau a pu être évacuée par ce conduit et de ce fait, en l’absence de masse d’eau, une explosion de vapeur n’a pas pu se produire. Toutefois, cette évacuation a pu aussi être bouchée par du corium puisque c’est cette matière qui est arrivée en premier en fond d’enceinte de confinement après avoir percé la cuve. C’est cette hypothèse qui est privilégiée par Tepco en 2011, comme le montre le schéma suivant : puisard rempli de corium.

Fig. 97 : Pour exemple, représentation du corium du BR1 remplissant le puisard (Evaluation de Tepco en décembre 2011)

4.3. Hypothèse d’une explosion de zirconium

4.3.1. Éléments favorables

- Les conditions pour une explosion de zirconium sont réunies : d’une part le métal zirconium est là en abondance : il sert à envelopper les 34 524 crayons de combustible installés dans le réacteur. D’autre part, la chaleur est là : le combustible commence à être découvert le 13 mars 2011 vers 9h10 et donc l’eau ne joue plus son rôle de refroidissement.

- Le zirconium est au contact d’un hydroxyde de métal alcalin, le césium. Quand les gaines se fissurent, le césium, produit de fission, se libère et s’oxyde au contact de l’eau. Le césium ou l’oxyde de césium peuvent se transformer en hydroxyde de césium qui peut déclencher une explosion au contact du zirconium.

4.3.2. Éléments défavorables

- Le zirconium n’est pas pur donc il n’est pas censé réagir de la même manière. Les gaines de combustible sont en effet composées d’un alliage dénommé le zircaloy fait de zirconium (98 %) et de divers métaux (principalement de l’étain, mais aussi du chrome, du fer, du nickel, du hafnium)

- Le zirconium ne se présente pas sous forme de poudre ou de granulés mélangés à l'air dans un réacteur.

- Le zirconium est surtout connu pour produire de l’hydrogène en abondance au contact de l’eau quand la température monte et qu’il s’oxyde. Il favorise ainsi les explosions d’hydrogène plus qu’il n’explose lui-même.

4.4. Hypothèse d’une explosion due à un accident de criticité instantanée dans la piscine de combustible

4.4.1. Éléments favorables

- La vidéo montre que la première explosion se situe dans l’angle sud-est du BR3, là où se trouve la piscine de combustible.

- La photo aérienne du BR3 montre qu’il y a eu une explosion à l’endroit de la piscine.

- La double poutre n° 5, la seule à avoir été désolidarisée entièrement de la toiture, se trouvait juste au-dessus de la piscine de combustible

- Cette explosion a produit une forte chaleur qui a tordu les poutrelles métalliques du toit.

- Le nuage 3a, qui initie la grande explosion verticale, se situe exactement au-dessus de la piscine de combustible.

- Le nuage qui est propulsé à 300 mètres d’altitude n’a pas pu être guidé par les murs du BR3 car ceux-ci étaient déjà détruits par la première explosion. Les murs de la piscine de combustible d’une profondeur de 11,80 mètres ont pu jouer ce rôle.

- La machine de réapprovisionnement en combustible qui était positionnée sur la piscine a été projetée en l’air sous l’effet d’une explosion provenant d’en dessous d’elle et est retombée dans la piscine.

- L’endroit le plus chaud de la piscine le 20 mars 2011 correspond à l’emplacement supposé de l’explosion, c’est-à-dire là où il y a eu le moins de retombée de matériel (effet cratère).

- Tepco n’a jamais diffusé de photos des assemblages de la piscine à l’endroit le plus chaud.

- Des morceaux de combustible nucléaire ont été trouvés près du BR2 et jusqu’à plusieurs kilomètres de la centrale de Fukushima Daiichi.

- Des poussières de combustible de Fukushima ont été retrouvées partout dans le monde : de l'uranium à Hawaii et sur la côte ouest des Etats-Unis, du plutonium sur place mais aussi en Lituanie, de l'américium en Nouvelle Angleterre et sur la Côte Est.

- De la poussière noire qui se forme au sol près de la centrale de Fukushima est composée de produits de fission dont les césiums 134 et 137 et le radium 226.

4.4.2. Éléments défavorables

- Les photos de l’intérieur de la piscine montrent certains des assemblages de combustible intacts. Comment une telle explosion aurait-elle pu laisser du combustible au fond de la piscine sans l’endommager ?

4.4.3. Élément indifférent

- Un des arguments d’Arnie Gundersen en faveur d’une explosion de criticité pour le BR3 est que celle-ci a produit une détonation, donc avec une onde de choc supersonique. Nous ne voyons pas en quoi cette information est un argument car l’hydrogène peut aussi produire une détonation (8). L’explosion d’hydrogène du BR1 a par exemple bel et bien produit une onde de choc supersonique. Cet argument n’est donc pas à conserver.

(8) Pour ceux qui s’intéressent à la combustion de l’hydrogène, se reporter au rapport EUR9689  de la Commission des Communautés Européennes, Eléments pour un guide de sécurité « hydrogène » , paru en 1985, chapitre II « Risques caractéristiques présentés par l’hydrogène », et en particulier le paragraphe 6.1.8 sur la détonation.

5. Conclusions prenant en compte les faits et les critiques

Tout d’abord, il faut s’en tenir aux faits avérés.

5.1. Il s’est produit plusieurs explosions

Il faut se rendre à l’évidence qu’on ne peut pas expliquer « l’explosion » du BR3 de manière simpliste comme voudrait l’imposer la version officielle depuis 4 ans. L’analyse de l’évènement démontre qu’il y a eu plusieurs phases visibles qui impliquent l’existence de plusieurs explosions en l’espace d’une demi-seconde :

- Phase 1 (instant T) : explosion principalement sur le côté sud-est avec destruction du toit

- Phase 2 (T + 0,0334 s) : production d’une flamme jaune-orange sur le côté sud-est

- Phase 3 (T + 0,0668) : destruction du toit et des murs de l’angle nord-ouest

- Phase 4 (T + 0,33  s) : formation d’un nuage au-dessus de la piscine de combustible

- Phase 5 (T + 0,43 s) : formation d’un nuage au-dessus du côté nord-ouest

5.1.1. Une explosion s’est produite dans la piscine de combustible

Nous avons vu dans le chapitre 4.4 qu’il y avait 12 éléments favorables à l’explosion de la piscine de combustible contre 1 défavorable. S’il fallait ne retenir qu’un seul élément favorable, c’est que du combustible nucléaire a été retrouvé à l’extérieur de la centrale. Comme le puits de cuve est resté fermé, ce combustible ne peut pas provenir du réacteur. Il provient donc de la piscine de combustible. Comme personne ne l’en a extrait, il s’est donc bien produit une explosion dans la piscine de combustible qui a projeté certains éléments à l’extérieur.

L’hydrogène n’ayant pas pu exploser dans l’eau de la piscine car il lui faut de l’oxygène gazeux, l’explosion ne peut s’expliquer que par un accident de criticité.

Ce n’est pas la première fois qu’un accident de criticité se produit avec du combustible nucléaire. Depuis 1945, l’IRSN en a recensés 39 qui sont survenus sur des réacteurs de recherche et sur des assemblages critiques dans des laboratoires.

Les accidents de criticité les plus courants durent un certain temps, jusqu’à ce que les conditions de la réaction en chaîne ne soient plus réunies. Par exemple, l’accident de Tokaï Mura (Japon, 1999) a duré 20 heures. Dans le cas de l’explosion de la piscine du BR3, Arnie Gundersen parle de criticité instantanée. C'est-à-dire que les conditions nécessaires à la réaction en chaîne ne durent qu’un instant. Mais cet instant suffit à provoquer une énergie phénoménale vu l’importance de la masse de combustible mise en jeu (97 tonnes). 

Le journal officiel donne la définition de la criticité instantanée : « Criticité qui serait atteinte sous l'action des seuls neutrons instantanés et conduirait à une situation accidentelle grave ».

On peut se demander pour quelle raison cet accident a pu se produire dans une piscine de combustible dont la géométrie a été étudiée pour que cela n’arrive pas. Comme tous les accidents, plusieurs facteurs ont probablement joué. 

Tout d’abord, il est possible que le « re-racking » ait été utilisé, c’est-à-dire un réarrangement des paniers, plus serré que celui prévu par les concepteurs, ce qui permet de stocker plus de combustible. Tepco a-t-il usé de cette pratique ? Les plans fournis par l’opérateur ne sont pas très clairs. L’un d’entre eux montre des caisses (fig. 87b, plan 2) dans un espace qui semble vide sur les autres.  

Fig. 98 : Contradiction de deux plans de Tepco concernant la piscine du BR3

Le deuxième facteur est la nature du MOX, combustible qui contient un mélange d’oxydes d’uranium et de plutonium non prévu initialement pour être utilisé dans ce réacteur. Ce combustible est plus instable que celui à l’uranium simple. 

Un troisième facteur a pu jouer également : une explosion d’hydrogène aurait provoqué une pression sur l’eau et les barres de combustible, ce qui aurait soit modifié leur géométrie initiale, soit favorisé une réaction en chaîne par la compression des bulles de vapeur.

Immédiatement après cette explosion, à notre connaissance, aucune photo ne montre de panache de vapeur sortir de la piscine de combustible, comme si elle avait perdu une grande partie de son eau. Pour comparaison, la piscine du BR4 a longtemps émis un panache de vapeur, indiquant que le combustible continuait à se refroidir en faisant évaporer son eau de refroidissement. Après l’explosion du BR3, l’inquiétude était forte pour sa piscine de combustible qui devait être impérativement arrosée. Les opérations de largage d’eau par hélicoptère ont commencé dès le 18 mars 2011.

En ce qui concerne le seul élément défavorable, à savoir que s’il y avait eu un accident de criticité, tout le combustible aurait été endommagé, nous pensons que ce n’est pas forcément le cas. A notre connaissance, la disposition des 566 assemblages dans la piscine de combustible n’a jamais été diffusée par Tepco. Il est possible que l’accident de criticité se soit produit à un endroit où la géométrie était favorable à cet évènement et que les assemblages situés sur les côtés de la piscine, séparés par des racks vides, n’aient pas été affectés. Nous rappelons que Tepco n’a diffusé que les photos des assemblages périphériques, ce qui nous empêche de vérifier cette hypothèse.

Fig. 99 : Assemblages de la piscine de combustible : en rouge, la zone non documentée par Tepco (zone colorée en rouge ajoutée par l’auteur)

5.1.2. Une explosion s’est produite à l’intérieur de l’enceinte de confinement

Plusieurs observations énoncées dans le chapitre 2 conduisent à conclure qu’une explosion s’est produite à l’intérieur de l’enceinte de confinement :

- La double porte entre la piscine de combustible et le puits de cuve a été détériorée côté puits.

- Le mur de séparation entre le puits de cuve et la piscine d’équipement s’est déboîté de son logement et a été poussé, ce qui implique que le diamètre du puits de cuve s’est élargi.

- La porte de l’enceinte de confinement du niveau 1F a été déplacée de plus d’un mètre. 

On pourrait rétorquer que c’est l’explosion de la piscine de combustible qui a provoqué ces effets. Or cela paraît peu vraisemblable car d’une part, la deuxième vanne de la porte entre la piscine de combustible et le puits de cuve a été poussée depuis le côté du puits de cuve et non pas depuis la piscine. D’autre part, l’explosion de la piscine de combustible n’a pas pu écarter le mur séparant la piscine d’équipement et le puits de cuve. Seule une explosion à l’intérieur de l’enceinte de confinement a pu élargir le diamètre du puits de cuve. Enfin, la porte inférieure de l’enceinte de confinement n’a pu être poussée que depuis l’intérieur.

- La radioactivité relevée au niveau de la dalle antimissile est très élevée : plus de 2 Sv/h en juillet 2013. Celle mesurée devant la porte de l’enceinte de confinement au niveau 1F l’est également : 0,87 Sv/h en novembre 2011.

Cette explosion a produit une sévère rupture de l’étanchéité de l’enceinte de confinement. On en a très bien vu les effets dans les semaines qui ont suivi les explosions avec ces importants panaches de vapeur qui s’échappaient du puits de cuve là où l’explosion avait fait des dégâts et ce débit de dose très élevé relevé par Tepco le 14 mars : 167 sieverts par heure au niveau de l’enceinte de confinement.

Il semble difficile qu’une explosion d’hydrogène, théorie soutenue par Tepco et le gouvernement, ait pu se produire dans l’enceinte de confinement tout simplement parce qu’il n’y avait pas d’oxygène à l’intérieur. En effet, l’eau bouillante du cœur a produit de la vapeur d’eau qui a envahi l’ensemble de l’enceinte de confinement. Cette vapeur d’eau qui sort sous pression est visible sur une photo 3 minutes après l’explosion (cf. figure 38). Par ailleurs, selon une analyse de l’IRSN en 2012, « l’enceinte de confinement est remplie d’azote, un gaz inerte. A ce stade, il n’y a pas de risque ».

Il nous semble qu’une explosion de vapeur au sein de l’enceinte de confinement peut expliquer les dégâts observés. Suite à l’explosion qui s’est produite dans la piscine de combustible, l’onde de choc a pu secouer et fracturer la cuve fragilisée par la chaleur intense et un gros paquet de corium a pu tomber dans le fond de l’enceinte de confinement où se trouvait de l’eau. La vaporisation quasi instantanée d’une grande partie de cette masse d’eau a pu faire augmenter la pression subitement avec les dégâts que l’on connaît.

L’explosion de vapeur est un accident extrêmement redouté par l’industrie nucléaire et fait l’objet de nombreuses études. L’EPR, qui aurait dû être le réacteur du futur mais qu’Areva n’a pas encore réussi à construire, est sensé justement corriger cette faiblesse des réacteurs nucléaires actuels : le récupérateur de corium permettrait, en théorie, d’éviter l’explosion de vapeur.

Fig. 100 : Effets possibles d’une explosion dans l’enceinte de confinement du BR3

5.1.3. Une explosion s’est produite au niveau 4F

Nous avons remarqué aux chapitres 2.7.3.2 que le niveau 4F a énormément souffert d’une explosion. Celle-ci ayant affecté presque tout cet étage en détruisant, entre autres, un tiers des murs extérieurs, il est probable qu’il s’agisse d’une explosion d’hydrogène. Ce gaz a pu arriver par les tuyauteries des condenseurs qui sont reliées directement à la cuve du réacteur.  Ainsi, ce système qui est sensé refroidir le réacteur en cas de panne de refroidissement, une fois son service rendu, peut devenir un vecteur de propagation de l’hydrogène dans le bâtiment et faciliter ainsi les explosions. 

Fig. 101 : Effets de l’explosion qui s’est produite au niveau 4F du BR3

Fig. 102 : Exemple de condenseurs, ceux du BR1 situés aussi au 4ème niveau (4F)

5.2. Proposition de déroulement des explosions

Au vu des faits exposés et de leur analyse, nous proposons maintenant notre compréhension du déroulement de ces explosions qui ont eu lieu dans le BR3 de Fukushima Daiichi le 14 mars 2011.

- Phase 1 : De l’hydrogène s’accumule dans le niveau 4F à cause peut-être de tuyauteries défectueuses en rapport avec les condenseurs reliés directement à la cuve du réacteur, et dans les niveaux 5F-CRF à cause de la réaction zirconium-eau du fait de l’absence de refroidissement de la piscine de combustible.

- Phase 2 : Une explosion d’hydrogène se produit au-dessus de la piscine de combustible. L’onde de choc commence à détruire la partie la moins solide du BR3 : la toiture.

- Phase 3 : L’onde de choc arrive en premier dans l’angle sud-est du bâtiment, crée une grande ouverture dans le toit et laisse passer le mélange explosif à une vitesse supersonique en produisant une flamme jaune-orange.

- Phase 4 : Dans la direction opposée, l’onde de choc primitive augmentée de l’énergie de son rebond contre les murs de l’angle sud-est, rencontre l’angle nord-ouest quelques centièmes de secondes plus tard et le détruit.

- Phase 5 : Par l’intermédiaire des escaliers de service et du sas d'accès matériel, l’onde de choc provoque quasi simultanément une explosion d’hydrogène au niveau 4F, détruisant un tiers des murs extérieurs et des plafonds ; les piscines qui ont des structures renforcées ne semblent pas touchées.

- Phase 6 : Dans le même temps, l’explosion d’hydrogène du niveau 5F-CRF compresse les bulles de vapeur de l’eau de la piscine de combustible, le coefficient de vide devient subitement positif (9) et la réactivité de la fission nucléaire est soudainement accrue, produisant un accident de criticité instantanée.

- Phase 7 : La piscine de combustible subit alors un « flash boiling », une sorte d’explosion de vapeur due à l’énergie instantanée dégagée par l’accident de criticité, ce qui a pour effet d’éjecter une partie des barres de combustible à l’extérieur du BR3.

- Phase 8 : L’onde de choc de cette dernière explosion détache du corium, voire le fond de cuve en tout ou partie, qui tombe dans l’eau qui s’est amassée en fond d’enceinte de confinement.

- Phase 9 : La masse de corium d’une température de 2500 à 3000 °C vaporise instantanément une grande partie de l’eau dans laquelle elle tombe ; c’est une explosion de vapeur qui, sous la pression extrême qu’elle dégage, déforme l’enceinte dite de confinement et entraîne la perte de son étanchéité.

Remarque : étant donné que nous ne disposons d’aucun élément visuel de l’explosion qui s’est produite dans l’enceinte de confinement, nous ne savons pas à quel moment elle a eu lieu. Nous l’avons placée arbitrairement à la fin de la série mais elle pourrait tout aussi bien être l’élément déclencheur de la phase 2.

(9) En effet la compression de la vapeur la rapproche de la densité de l’eau, qui fait alors office de modérateur de neutrons lents – ceux qui sont favorables à la réaction de fission de l’uranium – ce qui accélère donc la réaction en chaîne. Dans les bulles de vapeur, les neutrons ne sont pas suffisamment ralentis, cela freine la réaction. Ces considérations sont valables dans le cas où l’eau est à la fois le modérateur et le fluide caloporteur, ce qui est le cas de tous les réacteurs de Fukushima.

 

 

 FIN

 

 

Voilà, mes Chers Lecteurs : ainsi s'achèvent cette étude scientifique indépendante sur les causes probables de la catastrophes nucléaires de Fukushima publiée en août 2015 sur le site de FUKUSHIMA-BLOG.COM

 

Chacun sera bien entendu libre d'en tirer ses propres conclusions. 

 

Il est de toute façon incontestable que TEPCO et le gouvernement japonais n'ont pas tout dit au monde entier en général et au peuple japonais en particulier. La France est très loin d'être exempte de toute critique puisque dernièrement, notre ministre "de l'écologie" s'est déclarée favorable à prolonger de 10 ans la durée de vie de notre parc nucléaire... Il faut croire qu'une fois encore que nos dirigeants ne sont pas capables (ou ne veulent pas) tirer des leçons des dangers du nucléaire des décennies passées puisque la même ministre française de "l'écologie" (pardon pour les guillemets mais pour rester poli, je ne vois pas meilleure contradiction entre la fonction et les actes) en a remis une couche il n'y a pas longtemps : "la France fait ce qu'elle veut" et peu importe ce que pense les autres pays...

 

Quand il sera trop tard...

 

Je tiens à m'incliner respectueusement devant le tenancier du blog FUKUSHIMA-BLOG.COM pour m'avoir autorisé à relayer ses développements et je le remercie très chaleureusement de pouvoir mettre à la disposition de tous une information vulgarisée au maximum  afin que chacun soit en mesure de se faire sa propre opinion... Il est tellement dommage pour ne pas dire scandaleux que la question du nucléaire soit aussi tabou au nom de l'argent

Je rappelle que demain, 11/03/2016, le Japon fêtera un bien triste anniversaire : cela fera 5 ans que la catastrophe nucléaire de Fukushima est survenue. Officiellement, tout va bien au Japon, tout est sous contrôle et il n'y a aucun souci à se faire...

 

On aura peut être une petite chance d'avoir une ou deux émissions "Fukushima, 5 ans après" pas trop tard après nos journaux télévisées qui traiteront en majorité de l'ascension électorale présidentielle de Donald Trump, véritable allégorie du progrès et de tolérance made in America, la question des migrants syriens dont personne ne veut sauf si cela représente une excellente occasion de promotion politique et de je ne sais quelle fiction française/américaine au contenu intellectuel certes très discutable mais beaucoup plus politiquement correct... 

Un rapide coup d’œil sur les grilles des programmes TV de demain ne me donne pas spécialement l'occasion de me montrer optimiste (à part ARTE... à 22h40). Après tout, si les media officiels français n'en parlent pas, c'est qu'il n'y a pas besoin de s'en faire n'est ce pas ? Le Japon, c'est très loin et puis ce n'est pas en France qu'une telle catastrophe arriverait c'est bien connu... Tout va bien, tout est sous contrôle et il n'y a aucun souci à se faire...

Merci infiniment,

Serviteur,