PHÉBUS PF

Phébus P.F. (P.F. pour produits de fission) est un programme de recherche en sûreté nucléaire. Il est mené à Cadarache (Bouches-du-Rhône) par l'Institut de protection et de sûreté nucléaire (I.P.S.N.), dans le cadre d'une vaste collaboration internationale réunissant la plupart des pays utilisant l'énergie nucléaire pour produire de l'électricité. L'accident qui s'est produit en 1979 dans le réacteur n^o 2 de la centrale américaine de Three Mile Island (Pennsylvanie) puis l'explosion, en 1986, du réacteur n^o 4 de la centrale de Tchernobyl, en Ukraine, ont eu des répercussions importantes, notamment sur le plan de la recherche en sûreté nucléaire. Ils ont en effet confirmé la nécessité, identifiée dès le début des années 1970, d'améliorer la connaissance du déroulement d'un accident de fusion de cœur de réacteur et de la propagation de produits radioactifs dans l'environnement qu'un tel accident peut entraîner.

Dans cet esprit, Phébus P.F. consiste à reproduire les conditions d'un accident grave de réacteur à eau sous pression (R.E.P.) afin d'étudier les mécanismes de dégradation du cœur du réacteur et le devenir des produits radioactifs libérés.

Les accidents graves des réacteurs à eau sous pression

Dans le cas hypothétique d'une déficience prolongée du refroidissement principal accompagnée de la défaillance des systèmes de sauvegarde, l'eau du circuit primaire entrerait en ébullition, entraînant le dénoyage progressif des crayons de combustible constitués principalement de dioxyde d'uranium. En effet, même après la chute des barres de commande et de sécurité, constituées de matériaux absorbant les neutrons, qui provoque l'arrêt de la réaction de fission nucléaire, les produits de fission qui ont été créés dans le combustible avant cet arrêt sont à l'origine d'un dégagement de chaleur équivalant à encore quelques pour cent de la puissance de fonctionnement du réacteur. La surchauffe des crayons combustibles conduirait alors à un enchaînement de phénomènes physiques aboutissant à terme à la fusion du cœur et à la libération de produits radioactifs. Ceux-ci seraient d'abord relâchés dans le circuit primaire, puis hors de celui-ci dans l'enceinte de confinement, à travers une soupape ou une brèche. C'est ce qui s'est passé à Three Mile Island. Notons que, pour cet accident, le rétablissement tardif des fonctions de refroidissement a permis de limiter l'étendue de la fusion du cœur et que les quantités de produits radioactifs relâchés en dehors de l'enceinte de confinement furent très faibles.

Les experts en sûreté nucléaire cherchent à préciser par des études probabilistes les risques associés aux différentes séquences accidentelles pouvant conduire à une telle situation d'accident grave. Ils évaluent également les rejets possibles de produits radioactifs dans l'environnement, en cas de fuite de l'enceinte de confinement ou d'utilisation de systèmes d'éventage-filtration dans le but d'abaisser la pression de cette enceinte. Ces rejets servent de base pour la définition des plans de secours permettant d'assurer la protection ultime des personnes. Les études tiennent compte des possibilités de mise en œuvre d'actions, étudiées au préalable, destinées à ramener le réacteur en situation d'état sûr et à minimiser autant que faire se peut les conséquences de l'accident.

Les experts utilisent essentiellement des logiciels de calcul scientifique dont la validation repose en grande partie sur des expériences dites « à effets séparés », c'est-à-dire des expériences dédiées chacune à un phénomène particulier, le plus souvent en utilisant des combustibles non irradiés ou des produits simulants. Il est toutefois utile de vérifier au[...]