Phébus (réacteur)

Ce réacteur de type « piscine », d’une puissance de 40 mégawatts, est équipé d’une tour de refroidissement lui permettant de fonctionner à puissance élevée pendant plusieurs jours. Il est utilisé pour fournir le flux de neutrons qui sert à chauffer et produire les produits radioactifs dont on étudie le comportement dans le combustible d’essai, disposé au centre du cœur dans une cellule expérimentale étanche.

Dans l'optique du programme Produits de fission (PF), l'installation a été renforcée à la fin des années 1980 afin d'améliorer sa resistance aux séismes.

Ce programme, aujourd'hui terminé, a fait partie d'un ensemble de programmes internationaux de recherche en sûreté nucléaire faisant suite à la fusion du cœur du réacteur de Three Miles Island (1979) (puis de l'accident de Tchernobyl)[2].

Il a été lancé en 1988 par l'IPSN, dans le cadre d'un partenariat avec EDF et la Commission européenne. Plusieurs États y ont été associés comme partenaires (Ce sont les États-Unis, le Canada, le Japon, la Corée du Sud et la Suisse).

Ce programme a duré 22 ans (de 1988 à 2010), et certains travaux seront exploités les années suivantes (ex : le séminaire de clôture de juin 2012 a été l'occasion de présenter le rapport du dernier test qui datait de décembre 2010). C'est l'IRSN qui y a remplacé l'IPSN. L'IRN est aussi également pilote du réseau européen Sarnet [2].

Il a porté sur les produits de fission émis lors d'un accident de fusion de cœur de réacteur (à eau légère). Les produits de fission sont les éléments créés au sein du combustible nucléaire par les réactions de fission. Certains de ces produits radioactifs (isotopes de l'iode, du césium) sont gazeux et source d'aérocontamination en cas de rupture des barrières de confinement, comme lors de la catastrophe de Tchernobyl[3].

Il a servi à caler et préciser différents modèles mathématiques de simulation d'une fusion de cœur, afin de mieux évaluer les conséquences et l'efficacité de dispositifs de réaction technique et de gestion de crise, pour notamment mieux pour protéger les populations et l’environnement en situation accidentelle[2].

Il était composé de cinq expérimentations, toutes destinées à préciser la phénoménologie accidentelle des réacteur à eau pressurisée et le comportement des produits de fission en cas de fusion du cœur. Il visait particulièrement à déterminer le transport des PF dans les différents circuits du réacteur et l'enceinte de confinement[4] et à « réduire l’incertitude relative à l’évaluation des rejets radioactifs » en cas de survenue d'une fusion de cœur de réacteur à eau légère, en améliorant l'expertise et la gestion de crise[2].

L’objectif principal était de réduire l’incertitude relative à l’évaluation des rejets de produits radioactifs en cas d’accident de fusion de cœur d’un réacteur à eau sous pression (REP) pour produire une base de données expérimentale capable d'alimenter des simulation numérique sur la base d'expériences « globales » (de la fusion d'un assemblage combustible à la fuite de radionucléides et matériaux de structure fondus ou vaporisés conduites dans des conditions assez proches de la réalité pour crédibiliser les simulations[2].

Cinq mille fois plus petit qu'un vrai réacteur, chacun des cinq dispositifs expérimentaux ont été installés au centre du réacteur Phébus, insérés dans une cavité cylindrique étanche (pile) où les opérateurs pouvaient introduire le dispositif d’essai (une grappe de faux combustible composée de 18 crayons de irradiés et de deux crayons vierges contenant l'instrumentation, avec au centre se trouvait un crayon simulant les éléments d’une barre de commande de réacteur), se rapprochant pour plusieurs caractéristiques d'une vraie grappe). Chacun des 5 dispositifs représentaient grossièrement les trois parties principales d'un réacteur ; 1) "pile" où l'on enfilait le dispositif d’essai, 2) simulation de circuit primaire, jusqu’à la brèche, 3) réservoir simulant l’enceinte de confinement.

Un faux lien avec le générateur de vapeur était simulé par un tube en U inversé alors que l'enceinte de confinement était elle simulée par un réservoir d'eau de 10 m³ (équivalent du "puisard"), un volume gazeux et des surfaces peintes condensantes.

Outre des capteurs de pression, d'hydrogène et température (de la paroi, du gaz et de l’eau du puisard), des outils de mesures par spectrométrie gamma, un opacimètre (pour mesurer le taux d'aérosols dans l'enceinte), des coupons permettant de recueilli puis analyser les aérosols s'y déposant, et des filtres sélectifs (Maypacks) permettaient aux chercheurs de faire leurs mesures.