Réacteur pressurisé européen

Réacteur pressurisé européen
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Modèle de l'EPR.

Le Réacteur pressurisé européen, EPR (initialement European Pressurized Reactor, puis Evolutionary Power Reactor et rebaptisé aussi US-EPR aux États-Unis) est un projet de réacteur nucléaire de troisième génération (classification internationale)[1], conçu et développé par Areva NP[2] au cours des années 1990 et 2000. Quatre réacteurs de type EPR sont actuellement en cours de construction : un en Finlande à Olkiluoto, un en France à Flamanville et deux autres en Chine à Taishan[3],[4]. Un projet de construction de 4 réacteurs EPR est envisagé en Angleterre[5].

L'EPR est conçu selon le même principe que les précédents réacteurs à eau pressurisée - à savoir le N4 français de Framatome et le Konvoi allemand de Siemens. Il a pour objectif d’améliorer la sûreté et la rentabilité économique[6].

Il est destiné à des pays disposant de réseaux électriques capables de distribuer une puissance électrique de l'ordre de 1 600 MW. Il est conçu pour utiliser de l’uranium enrichi à 5 % et éventuellement du combustible nucléaire MOX, jusqu'à 100 %[7],[8].

Areva affirme que l’EPR offre un « niveau de sûreté inégalé »[9], mais certains experts, mandatés par GreenPeace affirment qu'en cas d’accident catastrophique cumulé avec la perte du confinement (scénario très peu probable), les conséquences radiologiques des rejets seraient plus graves que pour les réacteurs français actuels[10].

Sommaire

Caractéristiques techniques prévues

L'EPR est un projet de réacteur à eau pressurisée. Par rapport aux tranches REP actuellement en service en France, l'EPR est un projet plus complexe (il disposerait de plus de circuits de sûreté) et plus gros (puissance de 1 600 MW contre 1 495 pour les derniers réacteurs construits en France). L'EPR est conçu pour répondre aux normes de sûreté édictées par les autorités de sûreté allemande et française au cours des années 1990. Techniquement, il s'appuie sur les concepts de type N4 et Konvoi (modèles de réacteurs nucléaires de la gamme des 1 400 MW respectivement français et allemand).

Caractéristiques principales prévues[11],[12]
Puissance thermique 4 500 MW
Puissance électrique 1 650 MW
Rendement 36 %
Nombre de boucles primaires 4
Nombre d'assemblages
de combustible		 241
Taux de combustion
(du combustible)		 > 60 GWj/t[13]
Durée de vie technique 60 ans

Les évolutions par rapport à la filière précédente, demandées par les autorités de sûreté nucléaire (française et allemande) qui l'ont certifié, sont supposées limiter les risques d'accidents (notamment de fusion du cœur du réacteur qui contient l'uranium enrichi), à réduire les doses de radiations susceptibles d'affecter le personnel, et à diminuer les émissions radioactives dans le milieu environnant. Selon ses concepteurs, la probabilité d'accident serait réduite d'un facteur dix, le niveau d'exposition du personnel aux radiations d'un facteur deux, et le niveau d'activité des rejets d'un facteur dix par rapport aux installations les plus récentes en service.

Sur le plan de la compétitivité, l'accroissement de puissance et un meilleur taux d'utilisation du combustible, de l'oxyde d'uranium enrichi à 5 % d’235U, ou un oxyde mixte uranium-plutonium (MOX), devraient, selon les promoteurs de l'EPR, conduire à une diminution sensible du coût du Kilowatt-heure nucléaire.

Selon ses concepteurs, l'EPR est étudié pour fournir 22 % de plus d'électricité qu'un réacteur traditionnel à partir de la même quantité de combustible nucléaire et pour réduire d'environ 15 à 30 % le volume de déchets radioactifs générés[14] grâce à une combustion plus complète de l'uranium « sachant que ces progrès associés à l'augmentation des taux d'irradiation concerneront aussi pour une large partie le parc actuel »[15].

Sur le plan technique, l’EPR se distinguerait notamment par son enceinte de confinement composée de deux parois de béton de 1,3 m d'épaisseur et par un nouveau dispositif appelé « récupérateur de corium » destiné à recueillir la partie du cœur fondu qui traverserait la cuve lors d'une fusion du cœur (accident exceptionnellement grave comme celui qui s'est produit à Three Mile Island, Tchernobyl et à Fukushima). Sans cela, dans cette situation, les matériaux du cœur en fusion pourraient s'enfoncer dans la terre et contaminer l'environnement (« syndrome chinois »).

Le réacteur EPR possèdera plusieurs protections actives et passives contre les accidents nucléaires :

  • quatre systèmes de refroidissement d'urgence indépendants, chacun capable de refroidir le réacteur après son arrêt ;
  • une enceinte de confinement faite de deux épaisseurs séparées, totalisant 2,6 m d'épaisseur;
  • un système de récupération du corium (en cas de fonte du cœur et de perçage de la cuve).

Description

Génie civil

Quantités utilisées pour le génie civil principal (bâtiments de l'îlot nucléaire et de l'îlot conventionnel) d'un EPR (données Flamanville) : 300 000 m3 de béton ; 500 000 m2 de coffrages ; 40 000 t d’aciers de béton armé ; 2 000 t d’aciers de précontrainte[16].

Pièces forgées

La chaîne de fabrication de cuves d'Areva NP ne permet pas, à ce jour, de forger les cuves des EPR. Areva NP la sous-traite donc à l'entreprise japonaise Japan Steel Works (en), qui dispose, de fait, d'un quasi monopole quant à la fabrication des gros composants de l'industrie nucléaire mondiale[17].

Sûreté de l'EPR

Risque d'explosion de vapeur d'eau

Une étude de l'Association internationale des médecins pour la prévention de la guerre nucléaire (IPPNW) estimait en 2003 que le réacteur EPR pourrait occasionner de puissantes explosions de vapeur qui pourraient rompre l'enceinte de confinement[18]; l’Institut de protection et de sûreté nucléaire (IPSN) avait d'ailleurs identifié un risque possible dans une première analyse en 2000[19]. En 2005, selon le Commissariat à l'énergie atomique (CEA), le problème était connu et résolu[20]; l'IRSN a confirmé la résolution du problème pour l'EPR en 2008[21].

De plus, une telle explosion de vapeur d'eau provoquée par le contact du corium avec l'eau qui serait présente sous la cuve, nécessiterait au-préalable la fonte du cœur puis la percée de la cuve du réacteur par le corium ce qui est un des accidents les plus graves pour un réacteur à eau pressurisé (Tchernobyl était de type RBMK : Réacteur de grande puissance à tubes de force, et les réacteurs de Fukushima étaient de type REB: Réacteur à eau bouillante)[22]. Un tel évènement ne s'est jamais produit sur l'ensemble du parc actuel de type REP (durant l'accident nucléaire de Three Mile Island, il y a bien eu fonte partielle du cœur, mais la cuve est restée intègre). Areva, constructeur du réacteur EPR, affirme avoir mené des études probabilistes montrant que la probabilité d'occurrence de cet évènement est limitée à 10-6/an (un accident de ce type tous les millions d'années de fonctionnement d'EPR)[23]. Cette probabilité d'occurrence est annoncée comme étant 10 fois moins importante pour le réacteur EPR que pour les réacteurs à eau pressurisée actuellement en service.

Risque chute d'avion (accident ou terrorisme)

L'enceinte de confinement du réacteur EPR était initialement dimensionnée par les concepteurs de l'EPR pour résister aux dégâts provoqués par la chute d'un avion de chasse. Suite aux événements du 11 septembre 2001, la conception initiale a été vérifiée et adaptée pour tenir compte de l'ensemble des conséquences liées à la chute d'un avion de ligne. Ceci a conduit à un renforcement généralisé de la protection de l'installation vis-a-vis d'un impact direct et de ses conséquences[24].

Les capacités réelles de résistance de l'enceinte en béton sont en partie classées secret défense. Selon les autorités, il s'agit d'éviter que des terroristes éventuels puissent dimensionner leur attaque en fonction de sa résistance. Selon les opposants, il s'agit au contraire de cacher à la population une vulnérabilité qui contredit les discours officiels.

Le Réseau Sortir du nucléaire conteste les affirmations d'Areva et estime que l'EPR ne résisterait pas à une chute d'avion de ligne : il a rendu public en 2003 un document confidentiel défense issu d'EDF relatif à la prise en compte du risque de chute d'avion dans la conception de l'EPR[25]. John Large, un expert britannique indépendant, mandaté par Greenpeace, affirmait en mai 2006 que « l'analyse d'EDF semble être technique et solide, mais quand on regarde en détail, elle ne tient pas », et affirme que la quantité de carburant embarquée dans un avion commercial pourrait provoquer une explosion et que les locaux abritant le combustible pourraient ne pas résister au choc causé par la chute de l'appareil[26],[27].

Pour EDF, « EPR prend en compte la chute d’un avion commercial et comporte des dispositions pour se prémunir contre les effets et conséquences d’une telle chute » (existence de quatre trains de sauvegarde distincts, d’une coque de protection en béton autour de certains bâtiments, la mise en place de sondes sur la centrale devant permettre l’arrêt automatique du réacteur en cas de crash, explosion ou tremblement de terre)[28].

La classification secret défense des informations techniques fait l'objet d'une polémique[29] ; Stéphane Lhomme, porte-parole du Réseau Sortir du nucléaire, a été placé en garde-à-vue le 16 mai 2006 par la Direction de surveillance du territoire (DST), sur réquisition de la section antiterroriste du Parquet de Paris, pour possession d'un document classé « secret défense » relatif à la sûreté du réacteur EPR vis-à-vis du risque de chute d'avion, ce qui a suscité diverses protestations[30]. Le lendemain, pour protester contre cette garde à vue, diverses organisations (Réseau Sortir du nucléaire, Greenpeace, Les Amis de la Terre, etc.) ont publié sur leur site web une copie du document confidentiel défense[31].

Risque lié au système informatique de sûreté

Le 2 novembre 2009, les autorités de sûreté nucléaire du Royaume-Uni, de la Finlande et de la France ont émis des inquiétudes au sujet du système informatique de sûreté qui ne distinguerait pas les opérations quotidiennes des fonctions capitales[32]. En effet, la partie du logiciel chargée de contrôler le fonctionnement normal et celle agissant en cas de problème seraient trop dépendantes l'une de l'autre[33].

Le 9 juillet 2010 l'ASN française a fait savoir à EDF que les éléments transmis n'ont toujours pas été jugés convaincants et a demandé des compléments[34],[35].

Le 12 novembre 2010, suite aux réponses d'EDF et d'Areva dans le cadre du processus de certification de l'EPR au Royaume-Uni, l’Office for Nuclear Regulation (en) (l'autorité de sûreté nucléaire du Royaume-Uni) a levé le point bloquant, ouvert en avril 2009, concernant le système informatique de sûreté (contrôle commande numérique)[36],[37].

Néanmoins la solution technique reste à finaliser et fin août 2011, l'ASN française n'avait pas encore obtenu de réponse totalement satisfaisante de la part d'EDF et Areva[38].

Risque d'inondation

Selon le chef du chantier de l'EPR de Flamanville, Antoine Ménager, l'EPR est dimensionné pour résister à une vague de 8 mètres, ce qui laisse une marge de 4,60 mètres, sachant que le réacteur est construit à une hauteur de 12,60 mètres. Cependant, selon Jacques Foos, scientifique membre de la CLI (Commission Locale d'Information) de Flamanville, les moteurs diesel qui serviraient à l'alimentation des pompes de refroidissement du réacteur en cas de perte du réseau électrique auraient été noyés s'il y avait eu la même vague que lors des accidents nucléaires de Fukushima[39].
Pour certains types d'accidents, l'EPR chinois de Taishan est équipé de portes étanches sous 10 m d'eau (mais certains tsunamis japonais ont dans le passé dépassé cette hauteur)[40].

Risque de perte des alimentations électriques

Dans ses études d’accident de perte totale des alimentations électriques extérieures, EDF prend en compte la récupération de ces alimentations électriques extérieures au bout de 24 heures[41], néanmoins, les alimentations électriques de secours de l’EPR devraient avoir une autonomie de 72 heures[42]. Il est cependant à noter qu’à Fukushima le retour d’une alimentation électrique externe a pris plus de 10 jours, ce point a notamment été mis en avant par plusieurs experts[43] dont l’expert autrichien H.Hirsch dans son rapport commandé par Greenpeace[44],[45].
Afin de mieux pouvoir répondre à ce type d’accident sur ses centrales actuelles en fonctionnement, EDF a annoncé la création d’une « task force » nationale d’intervention, incluant, en particulier la constitution de matériels complémentaires d’apport en électricité mobilisables dans les 24 à 48 heures à l’échelle d’un site[46],[47].

Comparaisons

Différences de EPR par rapport aux réacteurs REP antérieurs

L'EPR ayant été conçu au début des années 90, ses promoteurs le présentent comme étant « évolutionnaire » et non point « révolutionnaire[48] ». Selon eux, il contient malgré tout un assez grand nombre d'avancées non négligeables qui font progresser la technologie des REP électrogènes à boucles.

Différences en termes de sûreté

Un « récupérateur » de corium en matériau réfractaire peut dans le cas d'une fusion de cœur ayant conduit au percement de la cuve maintenir celui-ci dans l'enceinte et le réfrigérer.

Les traversées de fond de cuve des PWR Westinghouse et Framatome des générations antérieures qui constituent une faiblesse de celle-ci ont été supprimées.

Les systèmes d'injection de sécurité ont été renforcés et l'adoption d'une organisation dites « à 4 fois 100 % » présente un niveau de fiabilité qui est présenté comme plus important que le système précédent tout en facilitant la maintenance en service.

Les Autorités de Sûreté allemande et française ont donné leur aval à ce modèle de réacteur. Ce point est important pour l'accès au marché mondial et la certification a été très longue et difficile dans ce cadre multinational[49].

Le nombre et la capacité des systèmes de secours du réacteur EPR ont été réduits par rapport à la génération de réacteurs précédente. Par exemple, les groupes électrogènes de secours sont moins nombreux ou doivent être activés manuellement[50].

Différences en termes de performances

Avec de nouveaux générateurs de vapeur, la pression secondaire atteint quasiment 80 bars ce qui, d'après les promoteurs de l'EPR, représente la valeur conduisant au maximum de rendement pour un cycle à eau vapeur saturée soit sensiblement 36 % contre 34 % pour les réacteurs antérieurs.

La conception générale a été revue de façon à accroître la disponibilité. On peut notamment citer l'augmentation de la redondance de certains équipements, de façon à pouvoir en assurer la maintenance sans avoir à arrêter l'exploitation du réacteur.

Concurrents de troisième génération

Réacteurs de troisième génération concurrents[51],[52],[53]:

  • L'AP1000 de l'américain Westinghouse[54] (réacteur à eau pressurisée).
  • L'AP1400 du sud-coréen KEPCO[55] (réacteur à eau pressurisée).
  • L'ESBWR développé par l'américain General Electric et le japonais Hitachi[56] (réacteur à eau bouillante).

EPR en construction ou en projet/prospect

Finlande

Projet d'EPR à Olkiluoto en Finlande
Article détaillé : Programme nucléaire de Finlande.
  • Un EPR est en construction à Olkiluoto 3 (Maître d'ouvrage : Teollisuuden Voima (en). La coulée du 1er béton a eu lieu en juillet 2005[57]. La mise en service, initialement prévue en 2009, a été repoussée en raison, notamment, de problèmes techniques[58] qui, fin 2010, ont donné lieu à 4 ans de retard[59] et plus de 3 milliards d'euros de surcoût[60].
  • Le 12 octobre 2011, TVO annonce un report supplémentaire de la mise en service de ce réacteur, désormais repoussée en 2014[61] et un surcoût estimé maintenant à 3.6 milliards d'euros (le coût global étant passé à 6,6 milliards d'euros)[62].
  • Le principe de la construction de deux nouveaux réacteurs nucléaires (type de réacteur non encore choisi), dont un sur le site de Loviisa, a été décidé par le parlement finlandais[63],[64] (mise en service prévue vers 2020).

France

Article détaillé : Industrie nucléaire en France.
  • Un "démonstrateur tête de série" EPR [65] est en construction à Flamanville (Maître d'ouvrage : Électricité de France). La coulée du 1er béton a eu lieu en décembre 2007[66], la mise en service était initialement prévue en 2012. En juillet 2011, EDF a annoncé un report de la mise en service à 2016 et un coût passant de 3,3 à 6 milliards d'euros[67],[68].
  • Nicolas Sarkozy a annoncé le 30 janvier 2009 la construction d'un EPR à Penly (EDF : 50 %, GDF Suez : 25 %, Total, E.on et Enel : 25 %). GDF Suez s'est ensuite retiré fin septembre 2010[69].
Depuis et selon Christophe de Margerie, le PDG de Total, la réflexion sur le projet aurait été apparemment stoppée[70], mais le 21 juillet 2011 EDF a annoncé que la mise en service ne se ferait plus en 2017, mais en 2020[71].
Le 04 octobre 2011, EDF a demandé un nouveau report à 2012 de l'enquête publique qui avait déjà été repoussée à octobre 2011, tout en précisant que le projet n'était pas suspendu[72].
  • Avant de quitter le gouvernement, Jean-Louis Borloo avait déclaré qu'un troisième EPR n'est pas d'actualité[73].

Chine

Article détaillé : Programme nucléaire de la Chine.
  • Areva et l'électricien chinois CGNPC ont annoncé, le 26 novembre 2007[74], la signature d'un contrat portant sur la construction de deux centrales nucléaires EPR sur le site de Taishan dans la province du Guangdong. Associé à un contrat de fourniture de combustible et de services (transfert de technologie[75]), le montant du contrat s'élève à 8 milliards d'euros.
La signature de ce contrat avait fait suite à plus de trois ans de discussions (AREVA avait en particulier participé en 2006 à un appel d'offre en Chine pour la construction de six réacteurs nucléaires de troisième génération. Au terme de près de trois ans de négociation, Westinghouse avait remporté le contrat pour la construction de quatre AP1000, au prix d'un important transfert de technologie).
  • Une joint venture entre l'électricien chinois CGNPC (70 %) et EDF (30 %) a été créée pour la construction et l'exploitation de ces deux EPR[76],[77],[78]. Le premier béton (partie nucléaire) de la tranche 1 a été coulé en octobre 2009, celui de la tranche 2 a été coulé en avril 2010[79]. L'exploitation commerciale est prévue en 2014[80],[81].

États-Unis

Article détaillé : Programme nucléaire des États-Unis.
  • Septembre 2005, l'électricien Constellation Energy et Areva se sont associés au sein du consortium UniStar Nuclear pour promouvoir l'EPR[82]. Le nom du réacteur a été changé en US-EPR. Areva a demandé à la NRC (Autorité de sûreté nucléaire des États-Unis) la certification de l'EPR, sans laquelle aucune construction n'est possible. La procédure doit durer jusqu'en juin 2012[83].
  • Le 18 février 2009, la NRC a annoncé que seuls des réacteurs résistant à un crash d'avion de ligne pourraient être construits aux États-Unis[86].
  • Le 23 avril 2009, le producteur américain d'électricité AmerenUE renonce provisoirement au projet de construction d'un réacteur nucléaire EPR prévu dans le Missouri, évoquant un problème d'ordre financier[87].

Royaume-Uni

Article détaillé : Programme nucléaire du Royaume-Uni.

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Réacteur pressurisé européen de Wikipédia en français (auteurs)

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