Le tsunami et le tremblement de terre qui ont frappé le Japon en 2011 ont entraîné des dégâts considérables sur les systèmes de refroidissement d'urgence des réacteurs. Cela a entraîné une surchauffe du combustible des réacteurs et donc a endommagé le combustible. Les émanations ou inflammations de gaz hydrogène qui ont suivi ont également considérablement endommagé la portion supérieure de l'installation. On pense que dans chacun des bâtiments de réacteur, une portion de ce combustible endommagé à fondu à travers le fond de la cuve sous pression du réacteur (RPV) pour pénétrer dans la structure de l'enceinte de confinement primaire (PCV). Normalement, aussi bien la cuve sous pression du réacteur (RPV) que l'enceinte de confinement primaire (PCV) doivent être étanches, toutefois, en raison des dégâts, il a fallu ajouter de l'eau en continu pour refroidir le combustible et qu'il reste stable, afin d'éviter d'autres complications. Cette eau a, par la suite, fui dans d'autres portions de l'installation ce qui a entraîné d'importants problèmes de contamination.
Une fois stabilisés, les bâtiments de réacteur ont continué de recevoir de grandes quantités d'eau pour refroidir le combustible. Ce processus devra se poursuivre jusqu'à ce qu'une solution puisse être mise en œuvre pour réparer les fuites, voire extraire le combustible lors d'activités de démantèlement futures. Veolia Nuclear Solutions est précisément actuellement impliquée dans ces deux activités.
Diagramme de l'actuel recirculation de l'eau dans le réacteur
Objectif
Il est nécessaire de remplir l'enceinte de confinement primaire d'eau pour poursuivre les activités planifiées de démantèlement et d'assainissement. C'est la raison pour laquelle au cours des 4 dernières années, Veolia Nuclear Solutions a été chargée de livrer des équipements de manipulation robotisés/distants afin de localiser et de sceller ensuite les fuites, en vue de l'extraction future du combustible endommagé et des autres débris.
Défis du projet
Radiation élevée
Durées d'accès limitées pour l'installation
Espace limité pour l'installation des équipements
L'espace pour l'installation est limité
Des opérations subaquatiques doivent être réalisées
Il faut réduire la taille des obstructions
Il faut déployer une multitude d'outils : véhicules télécommandés, outils de découpe au jet d'eau et équipements de scellement
Déchets non caractérisés
Échantillonnage et extraction du combustible nucléaire fondu
Conditionnement de différentes formes de déchets, y compris des déchets moyennement radioactifs (ILW) et des déchets extrêmement radioactifs (HLW)
Phase 1 – Inspection et réparation
Veolia Nuclear Solutions a été chargée de la conception, de la fabrication, des essais et de la livraison de deux systèmes de manipulateurs robotisés longue portée appelés Fukushima Inspection Manipulator et Fukushima Repair Manipulator (FIM et FRM). La mission de ces systèmes consiste à inspecter et réparer les fuites présentes dans les niveaux inférieurs du réacteur de l'unité 2 à Fukushima.
En 2014, le FIM a été déployé au premier étage du bâtiment du réacteur de l'unité 2 pour inspecter les tubes de ventilation et l'enceinte de confinement placée sous eau. Ce système est composé d'un bras manipulateur (FIM), d'un système de gestion des câbles, d'outils de découpe et de véhicules télécommandés. Tous ces équipements doivent être installés à travers de portes et de couloirs existants à l'intérieur du premier étage du bâtiment de réacteur. Des pénétrations ont été découpées dans le sol du bâtiment au-dessus des emplacements des tubes de ventilation PCV dans le sous-sol. Les équipements doivent être conçus pour s'insérer en adéquation avec les contraintes existantes du premier étage, tout en ayant la portée et la charge utile nécessaires pour réaliser les opérations nécessaires sur les systèmes. Tous ces équipements sont conçus pour être utilisés dans un environnement d'exploitation très difficile qui comprend de l'eau, des radiations élevées, de la contamination et une infrastructure endommagée.
En 2016, le FRM a été livré à l'installation d'essais de Naraha au Japon en vue de réaliser des essais rigoureux et d'assurer une formation à la réparation des fuites identifiées, au préalable, par le FIM dans le réacteur de l'unité 2. Ce bras manipulateur se compose des mêmes composants que le FIM conçu au préalable, ce qui démontre que les conceptions existantes peuvent être modifiées et utilisées dans le cadre de projets de démantèlement complexes. Déployés dans les mêmes emplacements que le FIM, le FRM est chargé de découper à travers les tubes PCV et de ventilation au moyen de diverses méthodes de découpe, par ex. par jet d'eau haute pression. Une fois l'accès aux tubes de ventilation pratiqué, un outil personnalisé doit être déployé pour apporter un sac gonflable et un agent de scellement à prise rapide afin de colmater chacun des 8 tubes de ventilation et empêcher ainsi toute fuite par la suite. Le projet de réparation PCV devrait, selon les estimations actuelles, commencer mi-2017, les opérations se poursuivant par la suite jusqu'en 2018. Une fois le scellement effectué, toutes les activités sur les débris de combustible, y compris les enquêtes, l'échantillonnage et l'extraction, peuvent commencer.
Membres de l'équipe du système FRM et Veolia Nuclear Solutions, Toshiba et IHI
Phase 2 – Extraction des débris de fuel
L'extraction des débris de combustible à Fukushima est la tâche critique pour que les opérations sur le site puissent avancer. Actuellement, plusieurs approches d'extraction des débris de combustible ont été envisagées par différentes sociétés. L'approche de Veolia Nuclear Solutions se compose de deux systèmes de manipulation distants indépendants utilisés pour accéder aux débris de carburants de deux voies d'accès indépendantes :
- Système d'extraction à accès par le haut
- Système d'extraction à accès par le côté
L'accès à l'intérieur du bâtiment du réacteur est limité et d'importants travaux de préparation sont nécessaires pour démarrer les opérations d'extraction des débris de combustible. Les systèmes sont donc conçus pour être installés de manière à réduire le besoin de modifications des bâtiments autant que faire se peut. Si un accès limité du personnel peut être possible dans certaines zones du bâtiment du réacteur, certaines zones requièrent une installation et une utilisation exclusivement à distance des équipements.
Cette approche utilisée par Veolia Nuclear Solutions repose sur le principe de la démarche ALARA (As-Low-As-Reasonably-Achievable, d'optimisation de la protection) et garantit des opérations sur site sûres, pratiques et efficaces pour l'extraction des débris de combustible sur une plus courte période.
Les critères ci-après sont utilisés au fur et à mesure de l'avancée de la conception du système d'extraction du combustible :
- Sécurité et fiabilité - Les équipements doivent être robustes pour des opérations qui se réalisent sur de longues périodes et avec un haut niveau de commande à distance. Il est, de plus, préférable d'opter pour des technologies éprouvées ou développées.
- Flexibilité et variabilité d'exploitation - L'état de l'intérieur du réacteur est quasi inconnu et c'est la raison pour laquelle les équipements doivent être conçus pour tenir compte de la flexibilité et de la variabilité des opérations (par ex. variétés d'outils et de bras à préparer)
- Facilité de maintenance - En raison d'un fonctionnement prolongé et du niveau élevé des radiations dans l'environnement, il faut impérativement que la maintenance ou les travaux de remplacement des principaux composants soient faciles et rapides.
- Systèmes de sauvetage et de récupération pour tous les systèmes - Tout équipement doit pouvoir être sauvé et récupéré dans une zone sûre, quelles que soient les conditions.
Notre approche de l'extraction des débris de combustible tire profit des conceptions existantes et de la livraison d'équipements opérationnels éprouvés. La prochaine phase du projet en 2017 se composera de l'exécution d'essais et d'efforts d'essais des composants. Cela est nécessaire pour démontrer la fiabilité et l'aspect pratique et pour identifier les efficacités en vue des futures opérations. De nombreux défis sont à relever pour restaurer le site de Fukushima Daiichi, mais la collaboration internationale entre Veolia Nuclear Solutions et nos partenaires japonais de l'équipe conduira, au final, à la réussite d'un projet très ambitieux.
