NOTE GESTION DE L'EAU - Energie EDF

Note d’information
Juin 2011
L’UTILISATION
DE L’EAU
DANS LES
CENTRALES
NUCLÉAIRES
L’eau est une ressource essentielle et indispensable au
fonctionnement des centrales nucléaires de production
d’électricité : optimiser sa gestion est donc une
préoccupation majeure pour EDF.
Que cette eau soit prélevée en mer, dans un cours d’eau,
ou dans des nappes souterraines, son utilisation est
strictement réglementée et contrôlée par les pouvoirs
publics.

Note d’information
L’utilisation et la gestion de l’eau
dans les centrales nucléaires
LES DIFFÉRENTES UTILISATIONS DE L’EAU
Dans une centrale nucléaire, l’eau est nécessaire pour :
• refroidir les installations,
• constituer des réserves pour réaliser des appoints ou disposer de stockage de sécurité,
• alimenter les circuits de lutte contre les incendies,
• alimenter les installations sanitaires et les équipements de restauration des salariés.
Une centrale nucléaire utilise trois circuits d’eau
indépendants :
• Le circuit primaire pour extraire la chaleur :
c’est un circuit fermé parcouru par de l’eau sous pression
(155 bars) et à une température de 300 °C ; cette eau
passe dans la cuve du réacteur, capte la chaleur produite
par la réaction de fission du combustible nucléaire et
transporte cette énergie thermique vers le circuit
secondaire au travers des générateurs de vapeur,
• le circuit secondaire pour produire la vapeur :
au contact des milliers de tubes en « U » des générateurs
de vapeur, l’eau du circuit primaire transmet sa chaleur à
l’eau circulant dans le circuit secondaire, lui-aussi fermé.
L’eau de ce circuit est ainsi transformée en
vapeur qui fait tourner la turbine entraînant l’alternateur
qui produit l’électricité. Après son passage dans la
turbine, la vapeur repasse en phase liquide par
condensation dans le condenseur ; cette eau est ensuite
renvoyée vers les générateurs de vapeur pour un nouveau
cycle,
• un troisième circuit, appelé « circuit de
refroidissement » :
pour condenser la vapeur et évacuer la chaleur, ce circuit
comprend un condenseur, appareil composé de milliers
de tubes dans lesquels circule de l’eau froide prélevée
dans la rivière ou la mer. Au contact de ces tubes, la
vapeur se condense.
Ce circuit de refroidissement est différent selon la
situation géographique de la centrale :
- en bord de mer ou d’un fleuve à grand débit, les
centrales nucléaires fonctionnent avec un circuit de
refroidissement totalement ouvert. De l’eau (environ
50 m 3 par seconde) est prélevée pour assurer le
refroidissement des équipements via le condenseur. Une
fois l’opération de refroidissement effectuée, l’eau qui
n’est bien sûr jamais entrée en contact avec la
radioactivité, est intégralement restituée dans la mer ou
le fleuve, à une température légèrement plus élevée.
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Note d’information
L’utilisation et la gestion de l’eau
dans les centrales nucléaires
- sur les fleuves ou les rivières dont le débit est plus
faible, les centrales fonctionnent avec un circuit en partie
fermé. Le refroidissement de l’eau chaude issue du
condenseur se fait par échange avec de l’air froid dans
une grande tour réfrigérante atmosphérique appelée
« aéroréfrigérant ». Une infime partie de l’eau est
vaporisée sous forme d’un panache que l’on peut voir,
quand la centrale fonctionne, sortir du sommet de la
tour. Le reste de l’eau refroidie retourne dans le
condenseur. Avec ce système, le prélèvement en eau est
beaucoup moins important, pour représenter seulement
2 m 3 par seconde.
Continuer à refroidir, même à l’arrêt
Lorsque le réacteur nucléaire est à l’arrêt, le circuit
secondaire, qui n’entraîne plus la turbine, n’a plus besoin
d’être refroidi. Mais le combustible situé dans la cuve du
réacteur continue cependant de dégager de la chaleur,
appelée « chaleur résiduelle ». Il doit donc, quant à lui,
toujours être refroidi.
Pour refroidir le combustible, de l’eau est prélevée dans le
fleuve ou la mer ; après avoir été filtrée, elle est envoyée
dans un échangeur thermique qui permettra, via le circuit
primaire, le refroidissement du réacteur nucléaire.
Lorsque le réacteur est à l’arrêt, les quantités d’eau
prélevées sont beaucoup moins importantes que lorsqu’il
fonctionne.
Elles sont ainsi divisées par 3 à 4 pour les réacteurs
nucléaires fonctionnant avec une tour aéroréfrigérante
et par 70 à 100 pour ceux fonctionnant sans tour
aéroréfrigérante.
Le saviez-vous?
En moyenne annuelle, le volume d’eau nécessaire au
fonctionnement du circuit de refroidissement d’une
centrale va de 50 millions de mètres cubes (si le
refroidissement est assuré par un aéroréfrigérant) à
1 milliard de mètres cubes (si l’eau est rejetée
directement dans le milieu naturel) soit respectivement
un besoin de 6 à 160 litres d’eau prélevés pour produire
1 kWh.
Que les centrales soient en fonctionnement ou à l’arrêt,
98% de cette eau prélevée est restituée à sa source.
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Note d’information
L’utilisation et la gestion de l’eau
dans les centrales nucléaires
COMMENT ÇA MARCHE ?
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Note d’information
L’utilisation et la gestion de l’eau
dans les centrales nucléaires
REFROIDIR LE RÉACTEUR EN
TOUTES CIRCONSTANCES,
UNE CONDITION ESSENTIELLE
POUR ASSURER LA SÛRETÉ
Lors de la conception des centrales, des systèmes
redondants et indépendants les uns des autres ont été
mis en place. Ces dispositifs ont été étudiés pour, qu’en
toutes circonstances, en cas de défaillances matérielles,
l’un des systèmes soit, toujours, en capacité de prendre le
relais et de refroidir les installations, la sûreté nucléaire est
ainsi garantie. Ces dispositifs permettent de prévenir une
difficulté à venir (par exemple, la formation de la glace
autour d’une prise d’eau) ou d’apporter une solution
rapide si l’événement survient de façon soudaine (une
arrivée massive de déchets végétaux ou de vase qui
colmate la prise d’eau). Il s’agira alors de nettoyer, enlever
la vase ou le sable par des actions de dragage, mais aussi
de réaliser un contrôle et une maintenance continue des
filtres qui protègent la prise d’eau.
De l’eau déminéralisée pour les circuits
primaires et secondaires
Les circuits primaire et secondaire des réacteurs utilisent,
en cas d’appoint, de l’eau douce préalablement traitée et
déminéralisée. Dans le circuit primaire, du bore, produit
qui absorbe les neutrons et modère la réaction nucléaire,
est ajouté à l’eau qui circule en permanence.
En utilisant de l’eau déminéralisée, le principe est de
protéger l’intérieur des circuits des risques de corrosion
et de réactions chimiques qui pourraient les
endommager ou limiter leurs performances.
Bien sûr, même s’il s’agit de circuits fermés, des appoints
ainsi que des vidanges sont indispensables pour assurer
un bon fonctionnement.
Toutes les centrales utilisent de l’eau douce prélevée dans
des cours d’eau situés à proximité ou dans des nappes
souterraines. Cette eau est traitée sur place dans des
stations de déminéralisation.
Ainsi, environ 100 000 m 3 d’eau douce sont
déminéralisés tous les ans pour chacun des réacteurs.
Depuis plusieurs années, sur l’ensemble des sites, des
actions ont été menées pour réduire au maximum le
prélèvement d’eau douce et économiser cette ressource
naturelle (lire en page 12 le témoignage de Rémy Garçon
– en charge de l’environnement à la centrale nucléaire de
Civaux).
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Note d’information
L’utilisation et la gestion de l’eau
dans les centrales nucléaires
DE L’EAU
EN « STOCK »
Si, malgré les diverses mesures mises en place, le
débit d’eau devenait insuffisant pour assurer un
bon refroidissement, la mise à l’arrêt de la centrale
permettrait de réduire considérablement les besoins
en eau. Dans ce cas, l’eau disponible peut alors être
entièrement utilisée pour refroidir les systèmes
importants pour la sûreté.
Dans l’éventualité d’un événement
provoquant la perte totale du refroidissement des
systèmes importants pour la sûreté d’un réacteur,
des moyens complémentaires ont été mis en place,
dont le stockage d’eau dans un grand réservoir
situé à l’extérieur, à proximité du bâtiment réacteur.
Cette eau, disponible en permanence, serait
aussitôt utilisée.
Lutte contre l’incendie, restauration,
sanitaires,… des besoins en eau quotidiens
Les besoins en eau d’une centrale nucléaire servent
majoritairement à assurer son refroidissement et, donc,
à produire de l’électricité.
Cependant, comme tous les sites industriels, une centrale
nucléaire a besoin d’eau pour :
• faire face, si besoin, à un incendie
L’ensemble des centrales nucléaires d’EDF sont équipées
d’un important réseau d’eau sous pression permettant aux
équipes des services de conduite et de la protection des sites
d’EDF d’intervenir dès la détection d’un incendie jusqu’à l’arrivée
des secours externes, et ainsi en limiter sa propagation.
Ces réseaux sont régulièrement testés afin de s’assurer de leur
fonctionnement et de leur efficacité.
• se laver, boire et se restaurer
Selon leur importance (de 2 à 6 réacteurs), les centrales nucléaires
d’EDF accueillent de 600 à 2000 salariés permanents (EDF et
entreprises extérieures) auxquels s’ajoutent, lors d’un arrêt d’un
réacteur pour maintenance, près de 1000 personnes
supplémentaires. Les besoins en eau potable sont alors très
importants, tant pour les sanitaires que pour la restauration.
Les centrales d’EDF sont reliées aux réseaux d’eau potable des
communes sur lesquelles elles sont implantées.
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Note d’information
L’utilisation et la gestion de l’eau
dans les centrales nucléaires
LA RESSOURCE EN EAU :
SURVEILLÉE EN PERMANENCE ET DE MANIÈRE RAPPROCHÉE
L’eau ne doit jamais manquer, quelles que soient les
raisons qui pourraient créer un manque.
Pour s’assurer en permanence que toutes les conditions
sont réunies pour produire de l’électricité en toute
sécurité pour les personnes, les installations et
l’environnement, EDF met en oeuvre une politique de
prévention des risques qui a débuté dès la conception des
centrales.
L’ensemble des installations et des matériels ont été
conçus pour faire face aux conséquences de situations
météorologiques telles que les crues, les sécheresses,
les canicules et les grands froids.
Par ailleurs, tous les 10 ans, des travaux sont réalisés dans
les installations et des modifications sont faites sur les
matériels afin d’augmenter le niveau de sûreté et
renforcer les lignes de défense des réacteurs. Ces travaux
prennent en compte les dernières avancées
technologiques, le retour d’expérience des événements
importants dans le monde et l’évolution de la nature des
risques externes liés, par exemple, aux changements
climatiques.
C’est le cas pour faire face à des états de sécheresse et de
canicule qui menaceraient la ressource en eau, ou
de grands froids et de crues qui pourraient provoquer
des difficultés dans le prélèvement d’eau dans les rivières,
les fleuves ou même la mer.
EDF a ainsi développé, depuis de longues années, un
dispositif de surveillance permanente des phénomènes
météorologiques et de leur incidence sur les sources de
prélèvement d’eau (nappes souterraines, fleuves, rivières,
mer).
Observer, prévoir et agir
Depuis vingt ans, les progrès technologiques ont permis
de faire évoluer les modèles de calcul ou encore de suivre
l’évolution des phénomènes météorologiques. Les
données sont recueillies au moyen de capteurs, qui
mesurent la hauteur d’eau, la pression, etc., ou encore de
radars qui détectent les gouttes de pluie.
Les équipes de prévisionnistes s’appuient aussi sur des
partenaires extérieurs comme Météo France qui fournit
des images satellites et radars, rafraîchies régulièrement,
ainsi que des logiciels de visualisation des variables
prévues.
L’analyse en continu des données permet de prévoir et de
surveiller les phénomènes hydrométéorologiques à risque.
Ces derniers pouvant se produire à tout moment, les
équipes en charge de la surveillance et de la prévision
assurent une surveillance 7 jours sur 7, 24 heures sur 24.
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Note d’information
L’utilisation et la gestion de l’eau
dans les centrales nucléaires
En cas de crue : éviter l’inondation
des installations pour toujours
assurer leur refroidissement
Pour pouvoir fonctionner, les centrales nucléaires
ont besoin d’importantes ressources en eau. Elles
ont donc été construites en bord de mer ou de
rivière, là où la ressource en eau est abondante.
De cette manière, le risque lié aux inondations a été
intégré à la conception des installations. Les centrales
nucléaires d’EDF ont ainsi été dimensionnées sur la base
des hypothèses climatiques datant de leur construction
(crues et tempêtes millénales, effacement de barrage en
amont, etc.). Des plateformes de plusieurs mètres au
dessus du niveau de la mer ou du fleuve ont été prévues
pour que les centrales nucléaires ne soient pas inondées.
Lors des réévaluations décennales ou suite à des
événements particuliers, les hypothèses sont réévaluées
sur la base des prévisions à long terme produites par
Météo France pour tenir compte des évolutions du climat
et adapter si besoin le dimensionnement prévu à la
conception.
Mais afin de prévenir toute éventualité, EDF a également
mis en place des moyens techniques pour anticiper les
phénomènes d’inondation. Quoiqu’il arrive, l’ouvrage
doit conserver toute son intégrité et demeurer dans un
état sûr face à une crue.
Au quotidien, la surveillance exercée par les équipes
d’EDF à partir des réseaux de mesure et les données
recueillies permettent d’anticiper les risques d’inondation,
puis de surveiller leur évolution.
Et, en cas d’alerte, elles permettent de mettre en oeuvre
les procédures d’exploitation nécessaires, avant que
l’événement n’arrive. Ainsi, la centrale peut être arrêtée
de manière préventive, les pleins en eau et en fuel faits,
les matériels vérifiés et les équipes gréées pour être
prêtes à intervenir si besoin.
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Note d’information
L’utilisation et la gestion de l’eau
dans les centrales nucléaires
En cas de sécheresse et de canicule :
s’assurer d’avoir toujours assez d’eau
Les hausses importantes de températures entraînent
aussitôt une augmentation de la demande en électricité
tout le temps que dure cet épisode de chaleur,
cette augmentation est due à l’utilisation accrue des
systèmes de climatisation, de ventilation ou de
réfrigération. Or l’été est aussi le moment où la
production électrique est moins importante en raison des
arrêts effectués sur les centrales nucléaires pour la
maintenance des équipements et le rechargement en
combustible. En effet, ces arrêts sont programmés dans
les périodes de l’année pendant lesquelles la demande
d’électricité est la moins forte.
Si EDF veille, lors de telles périodes, à prendre les mesures
nécessaires à la continuité de fourniture d’électricité, elle
renforce également la surveillance de la ressource en eau
pour s’assurer de disposer en permanence d’une quantité
d’eau suffisante pour produire tout en créant le moins
d’impact possible sur l’environnement et l’écosystème.
En effet, quand les centrales produisent, l’eau prélevée
est utilisée pour leur refroidissement et, ensuite, restituée
au fleuve ou à la rivière à une température légèrement
supérieure.
Il existe réglementairement des limites à ne pas dépasser
pour ne pas favoriser un réchauffement trop important
des eaux des fleuves ou des rivières.
Si ces conditions n’étaient pas respectées, la production
serait diminuée ou tout simplement suspendue.
Les centrales nucléaires situées en bord de mer peuvent,
quant à elles, fonctionner sans limite en été puisque leur
source de refroidissement est abondante et peu soumise
aux variations de température.
Depuis la canicule de 2003, EDF a renforcé la surveillance
de la ressource en eau. Dès la fin de l’hiver, un dispositif
de veille et d’alerte est mis en place, il permet de gérer de
façon prudente et anticipée les ressources des
barrages hydrauliques.
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Note d’information
L’utilisation et la gestion de l’eau
dans les centrales nucléaires
La gestion des effluents et
le respect de la réglementation
L’exploitation des centrales nucléaires entraîne, comme la
plupart des activités industrielles, une production d’eaux
usées, appelés également « effluents liquides ».
Ces effluents peuvent contenir des résidus radioactifs ou
chimiques :
- les effluents radioactifs liquides proviennent du circuit
primaire et des circuits annexes nucléaires et peuvent
contenir du tritium, du carbone 14, des iodes ou d’autres
produits de fission ou d’activation,
- les effluents chimiques non radioactifs sont issus des
produits utilisés pour protéger les matériels contre la
corrosion ou traiter l’eau contre le tartre, la corrosion ou
le développement des micro-organismes. Ces effluents
peuvent également contenir de faibles résidus
métalliques de zinc et de cuivre, résultats de l’usure
normale des matériaux lors de la circulation de l’eau.
Dès le démarrage de ses centrales, et en allant au-delà
des exigences réglementaires françaises, EDF collecte, trie
et traite ces effluents pour limiter au maximum leur
teneur en radioactivité et leur impact.
Les progrès réalisés ont permis, entre 1999 et 2010 de
diviser par 4 les rejets radioactifs liquides.
Dans tous les cas, quelle que soit leur nature, les rejets
dans l’environnement de ces effluents font l’objet d’une
surveillance permanente par les équipes des centrales,
sous le contrôle de l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN).
ZOOM : EDF et le réseau national de mesure de la
radioactivité dans l’environnement.
Le réseau national de mesure de la radioactivité dans l’environnement, mis en place par l’Autorité
de sûreté nucléaire, met à la disposition du public, via son site internet www.mesure-radioactivité.fr
l’ensemble des mesures de la radioactivité réalisées, en France, dans l’environnement.
Depuis le 1 er février 2010, EDF adresse, tous les mois, les résultats de la surveillance de
l’environnement réalisée par ses laboratoires environnement, tous agréés par l’Autorité de sûreté
nucléaire, autour des centrales nucléaires.
L’ensemble des autres acteurs du nucléaire tels que le CEA, l’ANDRA, ou la Marine nationale en
font de même.
Pour en savoir plus sur la surveillance de l’environnement, téléchargez la note d’information
« EDF et la surveillance de l’environnement autour des centrales nucléaires ».
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Note d’information
L’utilisation et la gestion de l’eau
dans les centrales nucléaires
UNE RÉGLEMENTATION TRÈS STRICTE
EDF respecte toutes les contraintes imposées par la
réglementation sur les volumes, la température et la
qualité des prélèvements d’eau et des rejets.
Dans le domaine de l’eau, il existe en France plus d’une
centaine de textes réglementant les activités des
entreprises ou des particuliers.
A l’origine, chaque centrale nucléaire a fait l’objet d’un
décret d’autorisation de création (DAC) et d’un certain
nombre d’autorisations réglementaires destinées à
protéger l’environnement.
Ainsi, chaque centrale nucléaire dispose d’un arrêté de
rejets et de prélèvements d’eau qui lui est propre. Ces
autorisations définissent, en fonction des caractéristiques
de chaque centrale et de son environnement, les
conditions de prélèvements de l’eau, les limites de rejets
en effluents radioactifs, chimiques et thermiques ;
elles imposent à l’exploitant de réaliser une surveillance
régulière de l’environnement, d’en rendre compte aux
pouvoirs publics et d’en informer largement le public.
Retrouvez l’ensemble des résultats de la surveillance de
l’environnement réalisée par EDF sur le site internet
edf.com.
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Note d’information
L’utilisation et la gestion de l’eau
dans les centrales nucléaires
TÉMOIGNAGE
« A la centrale nucléaire de Civaux, nous menons depuis
1999, une véritable lutte contre le gaspillage de l’eau.
Pour optimiser les besoins en eau de la centrale, nous
avons mis en place un nombre important de mesures.
Certaines, comme la recherche des fuites d’eau ou
comme l’ajustement des débits de refroidissement des
chaudières - qui permet à lui seul d’économiser 150 m 3
d’eau par jour -, ont été très simples à mettre en œuvre.
D’autres ont demandé plus temps et ont nécessité
davantage de moyens. C’est le cas des actions menées en
faveur du recyclage des eaux usées et de la mise en place
d’un système de contrôle des effluents ; système qui a
engendré la mise en place d’un comité mensuel sur les
effluents sur le site ainsi que le renforcement des équipes
avec une personne dédiée désormais intégralement au
contrôle des effluents.
« Des actions concrètes pour économiser l’eau et
limiter les rejets à la centrale de Civaux »
Gontrand Delassus – en charge du management de l’environnement
à la centrale nucléaire de Civaux
Mais toutes ces mesures n’avaient qu’un seul et même
objectif : économiser la ressource en eau et limiter au
maximum notre impact sur l’environnement.
Pour preuve, le travail d’optimisation autour des besoins
en eau déminéralisée, mis en place à la centrale, nous a
permis de diminuer considérablement nos prélèvements
en eau : nous sommes passés de 350 m 3 d’eau prélevée
dans la rivière par heure en 1999 à 100 m 3 d’eau par
heure cette année. En 10 ans, ce sont environ 14 millions
de m 3 d’eau qui ont ainsi pu être économisés. Le principe
est bien de ne prélever que ce dont nous avons
strictement besoin !
En 2011, après s’être attelée à optimiser la ressource en
eau utilisée pour la production d’électricité, la centrale
nucléaire de Civaux effectue désormais un important
travail sur l’eau potable : recherche des fuites,
sensibilisation contre le gaspillage de l’eau, etc., l’objectif
est bien d’utiliser l’eau, à tout niveau, d’une façon
toujours plus responsable ».
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Cap Ampère
1, place Pleyel - 93282 Saint-Denis cedex
Siège social
22-30 avenue de Wagram - 75008 Paris
EDF SA au capital de 924 433 331 euros
552 081 317 RCC Paris
Conception – réalisation : Lionel Tran
Images : médiathèque EDF
Publication : EDF Direction Production Ingénierie
Le groupe EDF est certifié ISO 14001