Enceinte de confinement

Schéma de principe d'un réacteur à eau pressurisée.

Dans un réacteur à eau pressurisée (REP), type de réacteur qui équipe la majorité des centrales nucléaires dans le monde et toutes les centrales en France, le rôle de l'enceinte de confinement est d'isoler le réacteur et le circuit primaire qui le traverse, tous deux radioactifs, de l'environnement.

Le circuit secondaire exploite la chaleur dégagée par le circuit primaire au sein d'échangeurs de chaleur puis véhicule de la vapeur d'eau pressurisée vers la turbine, génératrice d'énergie mécanique. Comme un certain nombre de tubes des échangeurs de chaleur peuvent être corrodés et perforés, et de ce fait laisser passer de la vapeur contaminée du circuit primaire vers le circuit secondaire, il est également nécessaire de protéger le circuit secondaire afin de se prémunir de sa contamination. C'est valable en fonctionnement normal pour éviter la contamination de la turbine et du condenseur et aussi en conditions accidentelles lorsque l'état du réacteur et du circuit primaire viennent à compromettre l'intégrité du circuit secondaire et des infrastructures de la centrale en général. C'est pourquoi, tout comme pour le circuit primaire, l'eau déminéralisée de haute pureté circulant en boucle dans le circuit secondaire est également continuellement purifiée sur des résines échangeuses d'ions. La différence de pression entre les deux circuits est soigneusement contrôlée par des soupapes de grande dimension qui déchargent l'excédent de vapeur du circuit secondaire via les chambres d'échappement de la vapeur en cas d'incident ou d'arrêt intempestif du réacteur (dans le cas d'un réacteur de 1 GWe, c.-à-d. 3 GWt, 2000 tonnes de vapeur à l'heure pour chacune des trois chambres reliées chacunes à un générateur de vapeur).

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 rejet radioactif limité en importance et en durée. En France, toute 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, lors des visites décennales[3].

Le nouveau réacteur pressurisé européen (RPE ou EPR en anglais) possède une enceinte de confinement composée de deux parois de béton : une paroi interne en béton précontraint (enceinte primaire), recouverte d'une peau métallique étanche côté intérieur et une paroi externe en béton armé (enceinte secondaire), chacune de ces parois a une épaisseur de 1,3 mètre[4].

Dessin simplifié de l'enceinte de confinement d'un réacteur à eau bouillante "Mark I", composé du "Drywell" (DW) et du "Wetwell" (WW)

Dans un réacteur à eau bouillante (REB), l’enceinte de confinement est généralement sous atmosphère inerte, ce qui gêne les opérateurs pour accéder au compartiment réacteur et comporte un risque accru d'asphyxie. D'autre part, cette atmosphère peut éviter une explosion d'hydrogène dans l'enceinte même, mais, comme Fukushima l'a démontré, pas dans le bâtiment réacteur en dehors de l'enceinte de confinement en raison de problèmes de ventilation.

Pour une même puissance électrique fournie, l'enceinte de confinement d'un réacteur à eau bouillante (REB) est de moindre envergure que celle d'un réacteur à eau pressurisée (REP) car leurs circuits primaires sont pressurisés à 50 bar (REB) et 150 bar (REP), respectivement.

À la suite de la catastrophe du 26 avril 1986, le réacteur RBMK 1000 n^o 4 de la centrale nucléaire de Tchernobyl a été doté d'une enceinte métallique géante supplémentaire destinée à suppléer au confinement dégradé de l'ancien sarcophage de béton. L'absence d'enceinte de confinement à la centrale de Tchernobyl a contribué à la dispersion dans l'environnement de grandes quantités de matériaux radioactifs, notamment les plus volatils comme l'iode 131 (T_½ = 8 jours), le ruthénium 106 (T_½ = 374 jours ≅ 1 an), et le césium 137 (T_½ = 30 ans) qui se sont rapidement propagés dans l'atmosphère à très grandes distances durant plusieurs semaines lors de l'incendie du modérateur de graphite consécutif à l'accident[5].

Depuis le 6 mai 1986, le cœur du réacteur s'est solidifié : le corium s'est répandu dans la piscine de suppression située sous le réacteur. La structure de cette piscine, vidée au cours de la gestion de l'accident, a contribué à limiter la quantité de radionucléides dispersés dans l'aquifère situé sous le site de la centrale[6].

La nouvelle arche a été livrée en juillet 2019. Elle serait selon Novarka "la plus grande structure terrestre mobile jamais construite", avec une portée de 257 mètres, une largeur de 162 mètres, une hauteur de 108 mètres et un poids total de 36,000 tonnes. L'enceinte a été financé par la Banque européenne pour la reconstruction et le développement, l'entreprise américaine Bechtel (spécialisée dans la construction et l'ingénierie) et le client final, le gestionnaire de la centrale de Chernobyl (CHNPP)[7].

• Arche de Tchernobyl
• Sécurité nucléaire
• Radioprotection

• Chap1 (2012) 3 L'enceinte de confinement in Études cinétiques de l'oxydation radicalaire en phase gazeuse d'iodures organiques et de la formation de particules d'oxydes d'iode sous conditions simulées de l'enceinte d'un réacteur nucléaire en situation d'accident grave ; Thèse de doctorat de l'université Aix-Marseille (voir p. 21 et suivantes sur 297), IRSN ;
• Granger L (1995) Comportement différé du béton dans les enceintes de centrales nucléaires: analyse et modélisation (Doctoral dissertation, École Nationale des ponts et Chaussées) ;
• Schwob A, Coulet D & Wastiaux M (2013) Tchernobyl, une arche pour l'Histoire. Travaux, (899), 30-36.