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TMI : circonstances



Un cumul de défaillances ...

Contamination du bâtiment réacteur
Le dysfonctionnement d’une vanne du pressuriseur joua un rôle crucial dans l’accident. Restée ouverte alors qu’elle aurait du être fermée, elle mit en en relation directe le circuit primaire avec le réservoir de décharge et donc l’enceinte du bâtiment, engendrant par cette brèche une vidange de la cuve du réacteur qui avait été stoppé. Les éléments de combustibles en vinrent à être découverts. Chauffés par les désintégrations radioactives, ils commencèrent à fondre et à relâcher des produits de fission qui transitèrent à travers la vanne de décharge du pressuriseur pour atteindre l'enceinte de confinement.
Source NRC

L'accident débuta le mercredi 28 mars 1979 à 4 heures du matin par un simple incident d'exploitation : la défaillance de l'alimentation normale en eau des générateurs de vapeur de l'unité 2 (TMI-2) de la centrale. Les automatismes de sûreté prévus fonctionnèrent : arrêt de la réaction nucléaire par insertion des barres de contrôle dans le cœur et mise en service des pompes de secours d’alimentation en eau des générateurs de vapeur.

C’est alors qu'est intervenue une première défaillance : malgré la mise en service des pompes de secours, l'eau n'atteint pas les générateurs de vapeur car les vannes situées entre ces derniers et les pompes avaient été fermées pour procéder à un essai réglementaire des pompes. On avait oublié de les rouvrir ! Ces vannes furent rouvertes manuellement, huit minutes plus tard.

Pendant ces huit minutes, en raison du dégagement de chaleur intense dégagée dans le combustible par la décroissance radioactive des produits de fission, la pression de l’eau du circuit primaire, insuffisamment refroidie, augmenta jusqu’à déclencher l’ouverture de la vanne de décharge du pressuriseur, dont le rôle était d’évacuer les excès de pression

Lorsque le refroidissement par les générateurs de vapeur fut rétabli après huit minutes et que la pression du circuit primaire commença à descendre en dessous du seuil d’ouverture de la vanne de décharge du pressuriseur, une seconde défaillance se produisit : la vanne de décharge reçut l'ordre de se fermer mais resta coincée en position ouverte, engendrant une « brèche » dans la partie supérieure du pressuriseur.

Les opérateurs, regardant le voyant d’état de la vanne de décharge, ont vu « vanne fermée » : cette information était fausse, et c'est là le point crucial de l'accident. L'indicateur affichait en salle de commande l'instruction reçue par la vanne et non son exécution.

Du fait de la brèche créée par la vanne ouverte, l’Injection de Sécurité d’eau à Haute Pression (ISHP) avait été automatiquement mise en service. Devant la montée rapide du niveau d'eau dans le pressuriseur, les opérateurs, qui croyaient la vanne de décharge fermée, ont arrêté manuellement après quelques minutes cette injection d'eau de sécurité.

Rejets de xénon
L’isolement de l’enceinte de confinement destiné à bloquer les échanges entre le bâtiment réacteur et l’extérieur, limita les rejets dans l’environnement. Cependant une partie de la radioactivité présente dans l’enceinte lors de l’accident se retrouva piégée dans un puisard. Les pompes du puisard, pendant plusieurs heures, transportèrent dans des réservoirs de stockage d’un bâtiment auxiliaire de l’eau de plus en plus chargée en produits radioactifs. Ces réservoirs débordèrent, de la vapeur radioactive s’échappa. Le bâtiment auxiliaire n’était pas étanche et des radioéléments volatils (des gaz rares comme le xénon, un peu d’iode) furent rejetés à l’extérieur de la centrale.
NRC

Une fusion du cœur et un rejet limité de radioactivité



Jusqu’ici, il n’y avait pas eu de rejets de radioactivité, mais les opérateurs manquaient d’informations directes sur l’état du cœur du réacteur. Du fait la brèche et de la vidange du circuit primaire, l’intense dégagement de chaleur des désintégrations radioactives porta l’eau restant dans le cœur à ébullition. L'alimentation en eau étant coupée, le niveau d’eau dans la cuve baissa découvrant les assemblages de combustible, amorçant ainsi la fusion du cœur. Des produits de fission furent relâchés et parvinrent dans l'enceinte de confinement à travers la vanne de décharge du pressuriseur toujours ouverte : 2 heures et 14 minutes après le début de l'accident, l'alarme de radioactivité élevée dans l'enceinte se déclencha.

Réalisant qu'il y avait dégagement de radioactivité par la vanne de décharge du pressuriseur, les opérateurs fermèrent une vanne d'isolement qui commandait la fuite, ce qui interrompit la décharge, mais aussi toute évacuation d'énergie alors que le cœur du réacteur continuait à s’échauffer. Les opérateurs remirent alors en service une pompe qui renvoya de l'eau refroidie par les générateurs de vapeur sur le combustible. La pression dans le circuit primaire augmenta alors dangereusement par vaporisation de l'eau au contact du combustible très chaud. Les opérateurs durent rouvrir momentanément la vanne d'isolement de la décharge du pressuriseur pour limiter le pic de pression dans le circuit primaire.

De nouvelles alarmes de radioactivité se déclenchèrent alors, dont certaines hors du bâtiment du réacteur. L’eau contaminée qui se déversait dans un puisard de l’enceinte de confinement était renvoyée par des pompes dans des réservoirs de stockage situés dans un bâtiment auxiliaire non étanche. Ces réservoirs débordèrent. De l’eau chaude contaminée se vaporisa dans le bâtiment, relâchant de l’iode et du xénon. Le xénon et la partie de l’iode non capturée par les filtres furent rejetés à l’extérieur le 30 mars.




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Réalisant entre-temps que le circuit primaire était quasiment vide, les opérateurs remirent en service l’alimentation de sécurité en eau et au bout de quatre heures, le cœur fut à nouveau refroidi non sans quelques difficultés. Environ dix heures après le début de l’accident, une détonation localisée, provoquée par l’accumulation d’environ 320 kg d’hydrogène, se produisit dans le bâtiment réacteur sans provoquer de dégâts. Cet hydrogène provenait de l’eau décomposée par l’oxydation à haute température du zirconium des gaines.

Il faudra les douze heures suivantes pour évacuer du circuit primaire l'essentiel de la menace de l'hydrogène et les gaz de fission incondensables relâchés par le combustible. A vingt heures, le mercredi 28 mars 1979, l'accident proprement dit est terminé. Plusieurs jours seront cependant nécessaires pour éliminer l'hypothèse d'une explosion d'hydrogène.