INDUSTRIEL ET AUX VOIES DE COMMUNICATION - EXPLOSION EXTERNE
6. PROTECTION CONTRE LES CONDITIONS CLIMATIQUES EXTREMES
6.0. EXIGENCES DE SURETE
6.0.1. Objectifs de Sûreté
L’objectif de la protection contre les agressions externes d’origine climatique est, d’une part, d’éviter ou de limiter la propagation des effets nocifs induits, d’autre part, de limiter les éventuels rejets radioactifs.
Dans le cadre d’une démarche de dimensionnement, il s’agit d’assurer le maintien des conditions d’ambiance satisfaisantes pour les systèmes dont la défaillance est susceptible de nuire à l’accomplissement des fonctions de sûreté suivantes :
• maintenir l'intégrité du système primaire principal,
• arrêter le réacteur et évacuer la puissance résiduelle,
• limiter à un niveau acceptable tout éventuel dégagement de substances radioactives dans le site.
6.0.2. Protection contre la neige et le vent
Tous les ouvrages de génie civil sont conçus selon les règles “Neige et Vent1" (réf [1]).
6.0.3. Protection contre les projectiles générés par le vent
Les projectiles susceptibles de constituer une menace c’est-à-dire ceux qui ont une masse non négligeable, une capacité d’envol et qui sont suffisamment rigides pour pouvoir agresser d’autres structures ou matériels doivent être pris en compte.
Sont protégés contre les projectiles susceptibles d’être générés par le vent pris en compte pour le dimensionnement de l’installation, les équipements extérieurs aux bâtiments :
• classés F1,
• classés F2 nécessaires au repli de la tranche en état d’arrêt sûr tel que défini au sous-chapitre 3.2 du RPS (état d’arrêt sûr : le cœur est sous-critique, la chaleur résiduelle est évacuée durablement, les rejets radioactifs restent tolérables) y compris en cas de MDTE ou de
perte totale de la source froide principale ainsi que pour la situation de cumul MDTE + perte totale de la source froide principale.
De plus, il convient de s'assurer que la détérioration par des projectiles (éventuellement multiples) d'équipements extérieurs (bâches, tuyauteries, parc à gaz…) situés sur la plate-forme n’est pas susceptible d’affecter les matériels nécessaires pour ramener l’installation en état sûr et l’y maintenir (risque inondation ou explosion interne) y compris en situation de MDTE, de perte totale de la source froide principale et du cumul MDTE + perte totale de la source froide principale.
6.0.4. Protection contre les températures froides de l'air
6.0.4.1. Exigences de sûreté
Pour les conditions de Froid correspondant au dimensionnement, les équipements F1 et F2 doivent pouvoir accomplir leurs fonctions.
Cette température de dimensionnement n'est pas supposée limitée dans le temps, elle est donc prise en compte en régime permanent.
Le Grand Froid est considéré comme une agression externe d’origine naturelle ; on parle de Grand Froid lorsque les températures vont en deçà de la température retenue pour le dimensionnement.
L’installation doit être en mesure de faire face à toute situation PCC-2 à 4 cumulée au Grand Froid.
Au titre de la défense en profondeur, d'autres combinaisons sont prises en compte. Elles permettent de protéger contre le Grand Froid certains matériels qui sont strictement nécessaires dans la gestion de situations RRC-A de perte de la source froide ultime ou de perte des alimentations électriques.
Aussi, les matériels à protéger contre le Grand Froid sont ceux nécessaires pour ramener l’installation en état d'arrêt sûr et l’y maintenir, et pour limiter les conséquences radiologiques, même en cas de perte des alimentations électriques externes (voir paragraphe 6.0.4.2).
Cependant, certains cas particuliers sont exclus :
• les équipements de manutention que l'on s'interdit d'utiliser par période de Grand Froid si les températures ambiantes ne sont pas compatibles avec le bon fonctionnement des matériels de manutention ou des matériels garantissant la sûreté en cas de manutention combustible (DWL, chaînes KRT…).
1 Plutôt les Eurocodes (et en particulier l’Eurocode 1) transposés en normes françaises, qui ne sont pas encore publiés mais seront d’application en 2007.
3.3
• les équipements qui sont utilisés dans des conditions dont la fréquence d'occurrence relève du risque résiduel (notamment, la combinaison "Grand Froid + Perte des alimentations électriques externes + Accident")
Cependant, la disponibilité des moyens nécessaires de détection et de lutte contre l'incendie doit être vérifiée en période de Grand Froid.
Les équipements qui sont spécialement nécessaires pour la gestion du Grand Froid doivent être classés F2. On s’assure, selon le cas :
• de la disponibilité du matériel ; celui-ci doit être capable de remplir sa fonction pendant la période de Grand Froid considérée,
• de la non-détérioration du matériel ; celui-ci peut ne pas être en état de remplir sa fonction pendant la période de Grand Froid, mais il est capable de la remplir après retour à des conditions de température ne relevant plus du Grand Froid ; il est ainsi apte à fonctionner lors d’une sollicitation ultérieure au titre de la sûreté.
6.0.4.2. Prise en compte de la perte des sources électriques externes (MDTE)
La perte des sources électriques externes est un des incidents susceptibles de survenir pendant une période de froid dans la mesure où le réseau électrique externe est plus particulièrement chargé.
Il convient donc de s’assurer que la tranche peut être ramenée et maintenue en arrêt sûr en cas de perte des sources électriques externes. La démonstration doit porter sur les matériels nécessaires dans cette condition de fonctionnement et sur leur aptitude à remplir leur mission.
Les autres matériels classés F1 et F2, nécessaires en période de Grand Froid dans d’autres conditions de fonctionnement, doivent être disponibles après le MDTE.
La cause de perte des sources électriques envisagée en Grand Froid est de type fonctionnel.
Il y a lieu de considérer le cas de la tranche initialement en arrêt et celui de la tranche initialement en puissance qui passe en arrêt du fait de la perte des alimentations électriques externes.
6.0.5. Protection contre le frasil et la prise en glace
Les ouvrages de prise d’eau nécessaires à l’alimentation en eau brute sont protégés des éventuels effets du frasil et de la prise en glace.
6.0.6. Protection contre la canicule
On retient trois types de températures, qui permettent le dimensionnement des installations :
• deux températures pour l'air : maximale journalière et maximale instantanée
• une température pour l'eau de la source froide : maximale journalière.
La façon de définir ces températures et le principe de leur utilisation sont définis ci-après.
• Température maximum journalière de l'air, avec l’humidité relative associée (Tair max jour), à utiliser pour les bâtiments à forte inertie thermique3: les températures sont des moyennes 12 heures ayant un niveau de retour 100 ans ;
• Température maximum instantanée de l’air, avec l’humidité relative associée (Tair max inst), à utiliser pour les bâtiments à faible inertie thermique ou les matériels extérieurs : les températures sont des températures instantanées, ayant un niveau de retour 100 ans ;
• Température de la source froide : les températures sont déterminées avec un niveau de retour 100 ans.
Les valeurs de base définies pour le palier EPR, sont choisies pour couvrir 100 % des zones géographiques d’implantation actuelle des sites nucléaires.
Le sous-standard bord de mer froide utilisé permet de couvrir l’implantation d’un EPR en bord de Manche (du Nord au Finistère inclus)4et de dimensionner certains systèmes et équipements dont le dimensionnement est directement fonction des données de site.
Sauf justification particulière, l’ensemble des ouvrages et équipements standards est dimensionné à partir des températures ci-dessus définies. Pour le dimensionnement des ouvrages et équipements spécifiques au site, les températures de site sont prises en compte.
6.0.7. Protection contre la sécheresse
Les ouvrages de prise d’eau nécessaires à l’alimentation en eau brute sont protégés des éventuels effets de la sécheresse.
Pour un site maritime, l’atteinte d’un niveau de basse mer est essentiellement due à des phénomènes naturels à dynamique rapide, difficilement prévisibles à trois jours, mais de faible durée. Il est à noter l’existence de périodes à risques prévisibles, pendant les grandes marées de printemps et d’automne.
Le phénomène de très basse mer exceptionnelle pour les sites maritimes prend généralement forme en présence de conditions météorologiques et marégraphiques extrêmes. Il est la conséquence d’un niveau de basse mer combiné à un phénomène de décote dû aux surpressions atmosphériques et au vent.
Pour les sites en bord de mer sont à considérer :
• la marée astronomique qui est au maximum de coefficient 120
• les phénomènes de décote marine, qui sont les écarts entre le niveau astronomique (dû aux seules influences du soleil et de la lune) et le niveau observé. Ils sont dus aux surpressions atmosphériques et au vent. La caractérisation statistique de la décote marine est effectuée par une analyse des évènements extrêmes.
La cote des plus basses eaux de sécurité (PBES) pour un site maritime est alors déterminée par le niveau de basse mer de probabilité d’occurrence millénale, duquel il est déduit une marge d’incertitude.
La probabilité globale du niveau de basse mer est calculée à partir des probabilités de tous les évènements « niveau astronomique + décote » conduisant à ce niveau. On retient la borne supérieure de l’intervalle de confiance à 70 % de l’estimation statistique.
La marge d’incertitude est calculée comme une fraction de l’écart (positif) entre le niveau de la plus basse mer astronomique (coefficient 120) et le niveau d’occurrence millénale.
Pour un site fluvial, on trouvera deux principales causes d’atteintes de niveau bas : les phénomènes naturels, à dynamique lente, et la conséquence de la gestion ou de la dégradation d’ouvrages artificiels.
Pour un site fluvial, des conditions climatiques exceptionnelles peuvent conduire à un niveau bas extrême de la source froide. Il s’agit là d’une situation du type de l’été 2003 où la France a dû faire face aux effets cumulés d’une canicule et d’une sécheresse extrême et persistante. Dans cette situation les réserves amont disponibles sont susceptibles à terme de devenir inférieures aux besoins, entraînant alors un étiage sévère de la source froide naturelle. On entend par réserves d’eau amont les glaciers, les affluents, les nappes phréatiques, les barrages-réservoirs…
Dans le cas particulier d’un estuaire, à l’approche des fleuves en mer, les zones d’estuaires constituent des secteurs hydrologiquement complexes soumis à la conjugaison d’influences maritimes et fluviales réparties graduellement le long de l’estuaire. La conjonction d’un étiage fluvial et d’une décote marine importante peut conduire à des niveaux d’eau faibles dans l’estuaire.
6.1. BASES DE CONCEPTION
Compte tenu des incertitudes relatives à l’évaluation des paramètres climatiques à couvrir sur la durée de vie du réacteur, la conception initiale du réacteur EPR prévoit des facilités d’adaptation, au cours de
3Les valeurs air 12 heures indiquées tiennent compte de ventilations refroidies, mais elle ne préjugent pas de la température de découplage retenue pour définir le rôle respectif attribué à chacun des matériels (rôle des ventilations refroidies/tenue intrinsèque des matériels classée de sûreté).
4OU sur tout autre site dont la température de source froide définie comme ci-dessus serait inférieure ou égale à la valeur retenue.
Sommaire du chapitre Sommaire général
son exploitation, à d’éventuelles évolutions réelles du climat qui se révèleraient plus importantes que celles prévues à l’origine ».
Comme explicité au §1, « les facilités d’adaptation aux évolutions du climat » peuvent être prévues de trois façons :
• Prise en compte de marges supplémentaires à la conception vis-à-vis des cas de charge retenus,
• Faisabilité de modifications de l’installation,
• Acceptabilité d’évolution de l’exploitation.
Les facilités d’adaptation aux évolutions du climat prévues pour les différentes conditions climatiques extrêmes sont explicitées au § 8.
6.1.1. Neige et vent
Les bâtiments sont dimensionnés selon les règles NV65 (réf [1]).
Les cas de charge spécifiques au site sont présentés au § 8.
L’adaptabilité de l’installation vis-à-vis des évolutions climatiques ne nécessite pas d’étude particulière pour l’agression « neige ». En effet, la situation actuelle est enveloppe de la situation future.
6.1.2. Projectiles générés par le vent
Les projectiles enveloppes retenus sont de deux types :
• les projectiles lourds qui sont traînés sur le sol,
• les projectiles légers que l’on considère à toutes altitudes et dans toutes les directions.
La vitesse maximale de vent retenue est celle définies, pour le site considéré, par les règles NV655 (réf [1]) (voir § 8).
Dans ces conditions les projectiles atteignent les vitesses suivantes exprimées en fonction de la vitesse maximale propre au site :
Projectiles Dimension (m) Masse (kg) Altitude maximum
(m) Vitesse
Automobile 3,8 x 1,5 x 1,3 900 0 3 m/s
Planche bois 3,7 x 0,3 x 0,09 50 Toute altitude 50 % de la vitesse maximum du vent Tôle de
bardage 1 x 6 60 Toute altitude Vitesse maximale
du vent
6.1.3. Températures froides de l’air
Pour le dimensionnement, on retient les trois valeurs caractéristiques suivantes :
a) le minimum de la température moyenne observé pendant plus de 7 jours consécutifs ayant une durée de retour de 50 ans, b) le minimum de la température moyenne sur 24 heures, ayant une
durée de retour de 100 ans,
c) la température minimale instantanée (ou tri horaire si on ne dispose pas de la précédente), ayant une durée de retour de 100 ans.
L’enveloppe des températures précédemment définies permet de déterminer le spectre de dimensionnement suivant :
• La température longue durée représente des conditions pouvant survenir fréquemment et persister (régime normal et permanent).
Elle est utilisée avec la prise en compte d’une durée permanente.
Dans la pratique on retient la valeur de –15°C.
• La température courte durée est représentative d’une température ne pouvant survenir que pour des périodes limitées à la fois dans le temps et en terme de fréquence. La température enveloppe des températures courte durée de site pour un palier donné définit la température courte durée qui est utilisée dans le dimensionnement avec une durée de 7 jours. Dans la pratique on retient –25°C.
• La température instantanée se substitue à la température courte durée pour les matériels de faible inertie thermique. La température enveloppe des températures instantanées de site pour un palier donné définit la température qui est utilisée dans le dimensionnement avec une durée de 6 heures. Dans la pratique on retient la valeur de –35°C.
Pour le dimensionnement des ouvrages de génie civil, les sollicitations thermiques tiennent compte de la température longue durée. La température courte durée est utilisée pour concevoir les circuits de ventilation et la protection contre le gel.
Prise en compte du vent associé au froid : Le vent peut intervenir à deux titres :
• d’une part, c’est un facteur qui influe sur les conditions d’échange des parois du bâtiment avec le milieu extérieur,
• d’autre part, c’est un facteur aggravant vis-à-vis du comportement de matériels situés dans des locaux comportant des ouvertures.
Par ailleurs, il convient de noter que les périodes de Grand Froid sont en pratique associées à des vents faibles ou nuls comme le confirment les relevés disponibles. En règle générale, la frontière apparaît se situer à des valeurs voisines de –15°C, en dessous de laquelle le vent est quasi inexistant. La valeur de vent retenue est de 4 m/s.
La cause de perte des sources électriques envisagée en Grand Froid est de type fonctionnel de durée inférieure ou égale à 6 heures.
Cependant, on retient la valeur conservative de 24 heures pour couvrir la durée du MDTE considérée en PCC-3.
En résumé, les valeurs de températures retenues pour la tranche EPR sont indiquées dans le tableau suivant :
5 Plutôt les Eurocodes (et en paticulier l’Eurocode 1) transposés en normes françaises, qui ne sont pas encore publiés mais seront d’application
en 2007.
3.3
Le choix de température « standard » permet de limiter le nombre des cas de calcul lors des études d’ingénierie. Toutefois, il est admissible d’utiliser les températures courte durée de site et instantanée de site pour le dimensionnement des ouvrages et équipements de site. Les températures de site sont présentées au § 8.
L’adaptabilité de l’installation vis-à-vis des évolutions climatiques pour le grand froid ne nécessite pas d’étude particulière. En effet, la situation actuelle est enveloppe de la situation future (augmentation des températures extrêmes froides).
6.1.4. Frasil et prise en glace
Des dispositions sont mises en oeuvre au niveau des ouvrages de prise d’eau nécessaires à l’alimentation en eau brute pour écarter les risques de perte de la source froide en cas de frasil ou de prise en glace.
L’adaptabilité de l’installation vis-à-vis des évolutions climatiques pour le frasil ou la prise en glace ne nécessite pas d’étude particulière. En effet, la situation actuelle est enveloppe de la situation future.
6.1.5. Canicule
6.1.5.1.Températures d’air et humidités relatives associées Tair max jour
• Températures d’air avec humidité relative associée pour les bâtiments à forte inertie thermique : moyenne 12 heures tenant compte des évolutions climatiques envisagées à échéance fin de siècle, ayant un niveau de retour 100 ans et basées sur un scénario pessimiste d’évolution des concentrations des gaz à effet de serre (scénario A2).
Nature Température
longue durée Température courte durée Température instantanée
Couples température-durée
-15 °C permanent + vent (4 m/s) +
MDTE
-25 °C (7 jours) hors MDTE
-25 °C (7 jours) + MDTE (24 h)
-35 °C (6 h) + MDTE (24 h)
ETAT DU MATERIEL A MAINTENIR Matériels classés F1 et
F2 nécessaires lors d’un MDTE
Disponible Disponible Disponible Disponible
Autres systèmes (F1 et F2) « Grand Froid » non
nécessaires en cas de MDTE
Disponible Disponible Non détérioré Non détérioré
Valeurs de base Sous standard bord de mer froide Tair max jour= 42°C
HR bord de mer = 29 % HR autres sites = 24 %
Tair max jour= 36°C HR = 40 %
Valeurs de base Sous standard bord de mer froide Tair max inst= 47°C
HR bord de mer = 24 % HR autres sites = 19 %
Tair max inst= 42°C HR = 29 % Tair max inst
• Températures d’air avec humidité relative associée pour les bâtiments à faible inertie thermique : température instantanée tenant compte des évolutions climatiques envisagées à échéance fin de siècle, ayant un niveau de retour 100 ans et basées sur un scénario pessimiste d’évolution des concentrations des gaz à effet de serre (scénario dit « A2 »).
6.1.5.2. Température maximale de la source froide
Pour le sous standard bord de mer froide, la température maximale de la source froide enveloppe retenue est de 26°C.
6.1.6. Sécheresse
Les ouvrages de prise d’eau nécessaires à l’alimentation en eau brute sont protégés des éventuels effets de la sécheresse par leur calage et leur dimensionnement aux Plus Basses Eaux de Sécurité (PBES). Ceci permet d’écarter les risques de perte de la source froide en cas de sécheresse.
Pour un site maritime, l’adaptabilité de l’installation vis-à-vis des évolutions climatiques pour la sécheresse ne nécessite pas d’étude particulière. En effet, la situation actuelle est enveloppe de la situation future (augmentation du niveau de la mer).
6.1.7. Durées de la perte de la source froide ultime et MDTE
Dans le cadre des agressions externes d’origine climatique, la perte de la source froide ultime et la perte des alimentations électriques externes ainsi que leur cumul sont envisagés comme conséquence plausible de ces agressions.
Sommaire du chapitre Sommaire général
Comme cas de charge associé, on retient les durées enveloppes suivantes :
(*) La durée de 15 jours pour le MDTE est retenue au titre du séisme et est enveloppe des durées envisagées pour les agressions externes d’origine climatique.
On s’assurera que l’autonomie de la tranche est suffisante pour garantir le repli et le maintien en état de repli suite aux différents cas envisagés dans le tableau ci-dessus.
6.2. ANALYSE DE SURETE
6.2.1. Résistance à la neige
L’ensemble des bâtiments qu’ils soient classés de sûreté ou non est dimensionné pour résister aux effets de la neige.
6.2.2. Résistance au vent
L’ensemble des bâtiments et des équipements extérieurs est dimensionné pour résister aux effets du vent. Ainsi, l’ensemble des matériels classés de sûreté F1 et F2 est protégé contre les effets mécaniques et aérodynamiques directs du vent.
Les ventilations classées de sûreté sont dimensionnées en tenant compte des effets aérodynamiques du vent.
6.2.3. Protection contre les projectiles générés par le vent
Les matériels extérieurs classés F1 et les matériels classés F2 nécessaires au repli de la tranche en état sûr et à son maintien y compris en situation de MDTE, de perte de la source froide et de cumul MDTE + perte de la source froide sont protégés des projectiles susceptibles d’être générés par le vent.
6.2.4. Protection contre les grands froids
Pour chacun des bâtiments ou installations de site, un bilan
Pour chacun des bâtiments ou installations de site, un bilan