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Les fusions de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi au Japon en mars 2011 ont mis en péril l'hypothèse qu'un accident majeur ne pourrait pas se produire dans un pays doté d'une technologie nucléaire de pointe. L'échec en cascade déclenché par un tremblement de terre massif et un tsunami a révélé des lacunes critiques dans la protection contre les événements hors de la conception.

Contexte : La catastrophe de Fukushima Daiichi et son impact sur la réglementation nucléaire américaine

L'accident de Fukushima a été provoqué par un tremblement de terre de magnitude 9,0, bien plus fort que le plan de l'usine, à la suite d'un tsunami qui a débordé les parois et les générateurs diesel d'urgence. La panne de la station, la perte de puits de chaleur ultime et les dommages de base éventuels dans trois réacteurs ont entraîné des rejets de rayonnement généralisés. Pour le CNRC, la catastrophe a déclenché un appel immédiat à l'action.En quelques semaines, la Commission a affrété le Groupe de travail à court terme (GTNT) pour examiner les leçons apprises et recommander des améliorations.

Le Groupe de travail à court terme du CNRC et la réponse réglementaire à la question

Le niveau 1 exigeait une action plus précoce, généralement d'un à cinq ans, et était axé sur les vulnérabilités les plus immédiates : assurer que les installations puissent maintenir l'intégrité du refroidissement et du confinement de base pendant la perte prolongée de courant alternatif (AC) et la perte d'événements de puits de chaleur. Le niveau 2 couvrait des éléments nécessitant une étude plus approfondie avant l'établissement des règles, comme des améliorations aux instruments de stockage de combustible usé et des lignes directrices sur la gestion des accidents graves. Le niveau 3 traitait des besoins à long terme en matière de recherche et d'infrastructure réglementaire. Le CNRC a adopté cette approche à plusieurs niveaux pour équilibrer l'urgence avec la nécessité d'un examen technique approfondi et de commentaires du public.

Principales améliorations de la sécurité mises en oeuvre par le CNRC

Capacités renforcées de préparation et d'intervention en cas d'urgence

Le CNRC a demandé aux installations de renforcer la coordination avec les organismes de gestion des urgences des États et des collectivités locales, de mener d'autres exercices simulant les pannes prolongées de stations et de réviser les recommandations de mesures de protection fondées sur des modèles de rejets radiologiques actualisés. Les titulaires de permis ont également amélioré les installations d'opérations d'urgence avec des systèmes de communication améliorés et une puissance de secours. L'efficacité de ces améliorations a été mise à l'essai lors d'événements météorologiques violents et d'autres incidents propres à un site.

Réévaluations du risque sismique et de l'inondation

Lorsque les nouvelles courbes de risque dépassaient la base de conception actuelle, les titulaires de permis devaient effectuer des évaluations de la marge et déterminer les améliorations nécessaires.De nombreuses usines ont installé des barrières additionnelles aux inondations, augmenté l'altitude de l'équipement et renforcé les structures critiques. Par exemple, la station Seabrook, dans le New Hampshire, qui a dû faire face à de nouvelles courbes de demande liées au tsunami, a effectué une analyse complète de la vulnérabilité et mis en place des barrières améliorées. Le CNRC a également émis des ordonnances confirmatives pour les usines situées près des rivières et des côtes qui présentaient des risques élevés d'inondation. Ces réévaluations ont donné aux organismes de réglementation une image beaucoup plus claire de la marge réelle de chaque site par rapport aux événements extrêmes, ce qui a permis de prendre des décisions éclairées par les risques qui allaient au-delà des hypothèses de conception initiale.

Systèmes de secours diversifiés et fiables

L'ordonnance sur les stratégies d'atténuation du CNRC (EA‐12‐049) exige que chaque installation conserve un minimum d'équipement portatif mis en place sur place et protégé, ainsi que des connecteurs, câbles et carburants préétagés. Les titulaires de licence ont également installé des générateurs diesel d'urgence supplémentaires permanents et amélioré la fiabilité de ceux-ci grâce à une meilleure maintenance et à des essais. Au cours des périodes de temps et de réseau, ces systèmes ont bien fonctionné. Dans un cas documenté, une centrale nucléaire du Midwest a perdu toute l'énergie hors site pendant un dérecho, mais a réussi à passer à ses systèmes de secours améliorés sans perte de fonction de sécurité.

Amélioration des systèmes de confinement et de refroidissement des réacteurs

Le CNRC a prescrit des évents de confinement durcis pour les réacteurs à eau bouillante avec des confinements Mark I et Mark II, assurant que les exploitants peuvent évacuer le confinement de façon contrôlée pendant un accident grave pour prévenir une défaillance de la surpression. Ces évents ont été conçus en tenant compte de conditions d'accident graves, y compris des systèmes d'évent filtrés dans certaines juridictions. Pour les réacteurs à eau sous pression, l'accent a été mis sur l'amélioration des systèmes d'inondation des cavités pour prévenir les interactions entre les noyaux et les bétons.

Sécurité accrue du réservoir de combustible usé

En réponse, le CNRC a exigé de toutes les usines qu'elles installent des instruments fiables de niveau de réservoir de combustible usé qui peuvent fonctionner pendant une panne de station. Les titulaires de permis ont également développé une capacité de maquillage à l'aide de pompes portatives et établi des procédures pour injecter de l'eau dans le réservoir à partir d'endroits qui demeurent accessibles en période de conditions difficiles. Les inspections du CNRC ont constaté que la plupart des installations ont terminé ces installations avant l'échéance.

Stratégies d'atténuation renforcées pour les événements au-delà de la conception

Le plus important changement a peut-être été l'obligation pour chaque site d'élaborer et de maintenir un plan de stratégie d'atténuation propre au site qui traite de la perte prolongée de courant alternatif et de la perte de puits de chaleur ultime. Ces plans couvrent une vaste gamme de mesures : le déploiement de pompes mobiles pour injecter de l'eau dans le réacteur ou le réservoir de combustible usé; l'établissement de communications avec les centres de soutien hors site; et la mise en place d'une structure de commandement et de contrôle pour la gestion des accidents graves. Le CNRC a annoncé et inopiné des inspections pour vérifier que l'équipement était bien mis en place, que le personnel était formé et que des stratégies pouvaient être mises en oeuvre dans les délais prévus.

Mesurer l'efficacité : Rendement opérationnel et surveillance réglementaire

Mise en oeuvre et conformité à l'échelle de l'industrie

En 2023, presque toutes les centrales nucléaires américaines avaient terminé les améliorations physiques majeures après Fukushima et avaient intégré les nouvelles stratégies à leur formation et à leurs procédures. Les rapports du Processus annuel de surveillance des réacteurs du CNRC indiquent que le rendement global en matière de sûreté a été maintenu ou amélioré pour l'ensemble de la flotte. Le nombre d'indicateurs de rendement liés à la préparation aux situations d'urgence et à la fiabilité des systèmes de sécurité a diminué au cours de la période 2015-2023. L'organisme a également effectué des inspections de base pour chaque installation qui a évalué spécifiquement les stratégies d'atténuation, et les résultats ont montré un haut niveau de conformité dans toutes les régions.

Leçons tirées des événements météorologiques extrêmes et des quasi-Misses

Plusieurs événements réels ont mis à l'essai les améliorations apportées après Fukushima. Au cours de l'ouragan Harvey en 2017, la centrale nucléaire du projet du Sud-Texas a réussi à maintenir des procédures d'arrêt sécuritaires tout en connaissant des conditions d'inondation qui dépassaient la base de conception initiale.Les barrières d'inondation et l'équipement élevé récemment installés ont permis de maintenir le refroidissement jusqu'à des niveaux de chaleur en décomposition. Au cours de l'onde thermique 2021 du Pacifique Nord-Ouest, la centrale de Columbia a dû faire face à des températures ambiantes qui ont entraîné des systèmes de refroidissement par air, mais les exploitants ont pu utiliser des refroidisseurs portatifs de secours et une surveillance accrue pour maintenir l'équipement dans les limites.

Tendances de l'évaluation probabiliste des risques (APR)

Les études publiées par le Bureau de la recherche en réglementation nucléaire du CNRC indiquent que la fréquence moyenne des dommages de base dans la flotte américaine a diminué de 15 à 25 % lorsque les stratégies d'atténuation sont prises en compte dans les modèles. Les réductions les plus importantes ont été faites dans les usines ayant des conceptions plus anciennes qui avaient initialement moins de puissance de secours et de systèmes de refroidissement de confinement. Les modèles PRA ont également permis de saisir l'effet des évaluations de la marge sismique et des inondations, ce qui a permis au CNRC de préciser les estimations des risques pour chaque site.

Défis et risques en évolution

Vieillissement de l'infrastructure et renouvellement des licences

La dégradation des câbles, du béton et des composants métalliques peut réduire l'efficacité même des meilleures stratégies d'atténuation si elle n'est pas gérée correctement. Le CNRC a abordé cette question par le biais des programmes de renouvellement de permis et de renouvellement de permis subséquents, qui exigent des plans de gestion du vieillissement complets. Toutefois, l'interaction entre les événements liés au vieillissement et les événements au-delà de la conception demeure un sujet d'étude en cours. Par exemple, un joint dégradé ou un tuyau corrodé ne peut pas causer d'accident seul, mais elle pourrait nuire au fonctionnement d'un système de sécurité pendant l'arrêt d'une station.

Changement climatique et nouveaux profils de risques naturels

Les réévaluations sismiques et les inondations ont été fondées sur des données historiques et des modèles probabilistes actualisés, mais les changements climatiques modifient la fréquence et l'intensité des précipitations extrêmes, des ondes de tempête et des risques d'incendie. Le CNRC a entrepris des recherches sur la façon dont les profils de risque pourraient modifier la marge déjà établie. Pour les plantes le long des côtes de l'Atlantique et du Golfe, l'élévation du niveau de la mer et des ouragans plus forts pourraient éventuellement dépasser la protection accrue contre les inondations actuellement en place.

Cybersécurité et modernisation numérique Risques

Les commandes du CNRC après Fukushima ne portaient pas explicitement sur la sécurité numérique pour les stratégies d'atténuation, mais l'organisme a depuis renforcé ses exigences en matière de cybersécurité par le biais du cadre réglementaire. Le défi consiste à s'assurer que l'équipement portable, les systèmes de communication et les outils de surveillance sont conçus pour résister aux cybermenaces sans sacrifier la flexibilité opérationnelle. L'industrie travaille à des protocoles de communication sécurisés et à des réseaux isolés pour des fonctions liées à la sécurité.

Orientations futures : Les efforts continus du CNRC et l'innovation technologique

Conception et délivrance de licences pour les réacteurs avancés

La nouvelle règle du CNRC en matière de préparation aux situations d'urgence pour les réacteurs avancés, par exemple, s'appuie sur le concept de stratégie d'atténuation, mais permet une plus grande souplesse pour les conceptions qui peuvent assurer une sécurité passive. L'organisme examine également comment les leçons tirées de Fukushima s'appliquent à l'octroi de licences aux installations qui peuvent être situées dans des régions éloignées ou qui utilisent des réfrigérants de remplacement. La prochaine génération de réacteurs devra probablement démontrer un niveau élevé de sécurité inhérente et une dépendance réduite à l'égard des systèmes actifs, mais ils devront encore faire face à des événements extérieurs extrêmes avec la même rigueur appliquée à la flotte existante.

Instrumentation numérique et surveillance en temps réel

Le CNRC étudie la façon dont l'instrumentation numérique et la surveillance en temps réel peuvent améliorer la détection des défaillances imminentes et l'exécution de stratégies d'atténuation. Des capteurs capables de résister à de graves accidents, de mieux diagnostiquer les pompes mobiles et de passer automatiquement entre les sources d'énergie de secours sont en cours de développement. L'organisme a publié des directives sur l'utilisation de la technologie numérique dans les systèmes de sécurité, mettant l'accent sur la diversité et la redondance pour prévenir les défaillances en mode commun.

Harmonisation internationale des normes de sécurité

Le CNRC a participé de façon importante aux efforts internationaux, comme ceux menés par l'Agence internationale de l'énergie atomique et l'Association des régulateurs nucléaires d'Europe occidentale, pour harmoniser les exigences post-fukushima. Les mesures de sûreté renforcées de l'Agence ont influencé les normes adoptées par d'autres pays, et le CNRC a, à son tour, tiré des leçons des approches adoptées par les régulateurs en Europe et en Asie.

Conclusion : Une fondation de la sécurité, un engagement à la vigilance

Les améliorations apportées à la sécurité après Fukushima par le CNRC représentent la plus importante révision de la protection des centrales nucléaires américaines depuis les premiers jours de l'industrie. L'expérience opérationnelle des événements météorologiques extrêmes et les observations issues des évaluations probabilistes des risques confirment que les mesures ne sont pas seulement des documents réglementaires, mais qu'elles offrent des marges de sécurité réelles et mesurables. Toutefois, les travaux sont loin d'être terminés. Les usines vieillissantes, les changements climatiques dans les risques externes et l'évolution du paysage de la cybersécurité exigent une attention constante. L'approche réglementaire à plusieurs niveaux du CNRC, conjuguée à l'innovation industrielle et à la collaboration internationale, fournit une base solide pour la poursuite de l'exploitation sécuritaire. L'efficacité ultime des améliorations apportées après Fukushima ne sera pas jugée par les mesures prises immédiatement après, mais par l'engagement soutenu de vigilance, d'adaptation et d'amélioration qui maintient le risque d'un futur événement à l'échelle de Fukushima aussi faible que raisonnablement réalisable.