Innover dans la voie de l'évaluation de la sûreté pour consolider les fondements de la sûreté des réacteurs à haute température refroidis au gaz — L'Administration nationale de la sûreté nucléaire approuve les critères de conception de sûreté des réacteurs à haute température refroidis au gaz

Récemment, l'Administration nationale de la sûreté nucléaire a approuvé les critères de conception de sûreté des réacteurs à haute température refroidis au gaz de la centrale nucléaire de production d'électricité et de chaleur de Jiangsu Xuwei (ci-après dénommés « critères de conception de sûreté »). Ce document perfectionne davantage les exigences de sûreté spécifiques aux réacteurs à haute température refroidis au gaz, fournit une base fondamentale pour la conception de sûreté de ces réacteurs et constitue également une référence importante pour les évaluations de sûreté ultérieures. Il s'agit des premiers critères de conception de sûreté approuvés en Chine pour un petit réacteur de puissance nucléaire (ci-après dénommé « petit réacteur de puissance nucléaire »), ce qui marque l'exploration d'une nouvelle voie pour l'évaluation de la sûreté des petits réacteurs de puissance nucléaire, guidée par les critères de conception de sûreté.

I. Contexte : le développement rapide des petits réacteurs de puissance nucléaire appelle une innovation des méthodes d'évaluation

Ces dernières années, les technologies nucléaires avancées mondiales ont accéléré leur évolution, et l'engouement pour la recherche et le développement des petits réacteurs de puissance nucléaire ne cesse de croître. La Chine a déjà formé une configuration de développement parallèle de multiples filières technologiques, notamment les réacteurs à haute température refroidis au gaz, les petits réacteurs à eau pressurisée et les réacteurs à sels fondus. Parallèlement, le système actuel de réglementations et de normes de sûreté nucléaire est principalement établi sur la base des pratiques d'ingénierie des grands réacteurs à eau légère ; certains concepts de sûreté spécifiques et exigences de conception voient leur applicabilité mise au défi face aux petits réacteurs de puissance nucléaire dont les caractéristiques techniques sont très différentes. Dans ce contexte, la manière d'établir pour les petits réacteurs de puissance nucléaire des bases d'évaluation conformes à la fois aux exigences fondamentales de sûreté nucléaire et adaptées aux caractéristiques spécifiques de chaque type de réacteur est devenue un sujet urgent à résoudre.

L'Administration nationale de la sûreté nucléaire, en s'appuyant sur la réalité de notre pays, a activement exploré et perfectionné les documents de surveillance des petits réacteurs de puissance nucléaire, et a successivement publié les « Principes d'évaluation de la sûreté du projet de démonstration de centrale nucléaire à réacteur à haute température refroidi au gaz (essai) » et les « Principes d'évaluation de la sûreté des petites centrales nucléaires à réacteur à eau pressurisée (essai) ». Récemment, elle a également officiellement publié l'« Avis technique sur la surveillance de la sûreté nucléaire des petits réacteurs de puissance nucléaire », qui systématise et clarifie les positions techniques de surveillance sur plusieurs questions de sûreté importantes, et exige notamment explicitement que, en fonction des caractéristiques techniques et des caractéristiques de sûreté de chaque type de réacteur, des critères de conception programmatiques liés à la sûreté soient élaborés le plus tôt possible, c'est-à-dire les critères de conception de sûreté : élaborés par le concepteur en fonction des caractéristiques du type de réacteur et évalués et approuvés par l'autorité de surveillance, ils servent à la fois de base supérieure pour la conception de sûreté de l'ingénierie et de référence d'évaluation pour les évaluations ultérieures. Les critères de conception de sûreté des réacteurs à haute température refroidis au gaz approuvés cette fois-ci constituent précisément la première mise en pratique de cette approche d'évaluation sur un type de réacteur spécifique, et jetteront de bonnes bases pour le développement sûr et de haute qualité des petits réacteurs de puissance nucléaire.

II. Contenu principal : construire un référentiel commun de sûreté guidé par les critères

(I) Clarifier les objectifs de sûreté et les critères d'acceptation des situations, avec une double contrainte qualitative et quantitative

Les critères de conception de sûreté établissent l'objectif de sûreté fondamental : établir et maintenir une défense efficace contre les dangers radiologiques dans les centrales nucléaires à réacteurs modulaires à haute température refroidis au gaz, afin de protéger le personnel, la société et l'environnement contre les dangers. Au niveau quantitatif, compte tenu de la configuration caractéristique de plusieurs modules alimentant une seule turbine, un objectif probabiliste de sûreté par module individuel est fixé, afin d'atteindre un niveau de protection du public équivalent ou supérieur à celui des grandes centrales nucléaires, sans dépendre de mesures d'intervention hors site. Les critères de conception de sûreté établissent la classification des situations et les critères d'acceptation, et donnent les limites de dose individuelle pour le public en fonctionnement normal, en événements de fonctionnement prévus, en accidents de dimensionnement et en accidents hors dimensionnement sélectionnés.

(II) Se concentrer sur les fonctions de sûreté fondamentales sur la base de l'analyse de risque, en reflétant pleinement les caractéristiques de sûreté intrinsèque

Les critères de conception de sûreté se concentrent sur les fonctions de sûreté fondamentales que sont le confinement de la radioactivité comme référence, soutenu par le contrôle de la réactivité et l'évacuation de la chaleur résiduelle du cœur. En matière de confinement de la radioactivité, l'élément combustible sphérique à particules enrobées à trois couches (TRISO) constitue la première et la plus importante barrière, le système de refroidissement servant de deuxième barrière auxiliaire ; en matière de contrôle de la réactivité, le cœur présente un coefficient de température négatif sur toute la plage, et après l'arrêt du ventilateur principal à hélium, l'arrêt du réacteur est obtenu grâce à la rétroaction négative de température ; en matière d'évacuation de la chaleur résiduelle du cœur, l'évacuation naturelle de la chaleur résiduelle est réalisée grâce à une faible densité de puissance du cœur, à une structure de support à grande capacité thermique et à une conception de cœur allongé et élancé, et la chaleur est évacuée vers le puits thermique final par un système de refroidissement d'enceinte passif. Guidés par les trois fonctions de sûreté fondamentales, avec la fonction de confinement de la radioactivité comme cœur et objectif final, les fonctions importantes pour la sûreté sont divisées en deux grandes catégories : les barrières empêchant la libération des produits de fission et les mesures maintenant l'efficacité des barrières, puis subdivisées en 11 sous-catégories telles que la qualité et la performance du combustible, afin de systématiser les structures, systèmes et composants nécessaires à la réalisation des fonctions importantes pour la sûreté et de déterminer les critères de conception spécifiques.

(III) Délimiter avec précision les états post-accidentels, en adaptant aux caractéristiques des réacteurs à haute température refroidis au gaz

Face aux caractéristiques de rétroaction négative de température et de progression lente des accidents des réacteurs à haute température refroidis au gaz, les critères de conception de sûreté définissent trois états du réacteur : « état contrôlable », « état sûr » et « état réparable » : la rétroaction négative de température du cœur peut garantir que le réacteur s'arrête et se trouve dans un état contrôlable après l'arrêt du ventilateur principal à hélium ; dans un délai de grâce relativement long, l'entrée en service du système de barres de contrôle et d'autres systèmes peut amener le réacteur dans un état sûr de sous-criticité à long terme ; ou encore amener le réacteur dans un état réparable à température plus basse. Cette division des états reflète pleinement les caractéristiques de sûreté intrinsèque propres aux réacteurs à haute température refroidis au gaz et fournit une base pour la conception des systèmes de sûreté et la gestion des accidents.

(IV) Établir systématiquement 44 critères de conception, couvrant cinq niveaux

Sous les objectifs de sûreté fondamentaux et les objectifs de sûreté de conception, 44 critères de conception spécifiques ont été établis, formulant des exigences systématiques pour la conception de sûreté des tranches à réacteurs à haute température refroidis au gaz, selon cinq niveaux : exigences générales, conception des barrières, systèmes de protection et de contrôle de la réactivité, système de transfert de chaleur du cœur, combustible et contrôle de la radioactivité. L'élaboration des critères intègre une approche guidée par le risque, optimise davantage la répartition des fonctions de sûreté nucléaire et la classification de sûreté des systèmes, et construit un chemin de correspondance « classification de sûreté — regroupement par qualité — niveau de norme », permettant une transmission précise des résultats de l'évaluation des risques vers les exigences de conception.

(V) Identifier avec précision les accidents spécifiques aux réacteurs à haute température refroidis au gaz et adopter des mesures ciblées

Contrairement aux réacteurs à eau légère, les réacteurs à haute température refroidis au gaz présentent des situations accidentelles spécifiques telles que l'entrée d'eau et l'entrée d'air. Les critères de conception de sûreté proposent de manière ciblée des mesures et exigences de réponse et d'atténuation, afin de réduire l'impact des accidents d'entrée d'eau et d'entrée d'air et de garantir, tout en satisfaisant aux normes, une réduction supplémentaire des rejets radioactifs.

III. Importance : fournir un modèle pour l'évaluation de la sûreté des petits réacteurs de puissance nucléaire

En tant que première pratique en Chine de l'évaluation des critères de conception de sûreté des petits réacteurs de puissance nucléaire, ce document revêt une importance majeure.

Premièrement, il a permis d'explorer et de former une nouvelle approche pour l'évaluation de la sûreté des petits réacteurs de puissance nucléaire.Dans le contexte du développement rapide et parallèle des petits réacteurs de puissance nucléaire, l'Administration nationale de la sûreté nucléaire a activement innové dans la voie de l'évaluation en proposant l'exigence d'élaborer des critères de conception de sûreté, transformant les principes établis dans l'« Avis technique sur la surveillance de la sûreté nucléaire des petits réacteurs de puissance nucléaire » en critères de conception opérationnels pour un type de réacteur spécifique. Les critères de conception de sûreté de ce projet constituent la première mise en pratique de cette méthode et fournissent un modèle et une référence pour l'élaboration et l'évaluation des critères de conception de sûreté d'autres types de réacteurs tels que les réacteurs à sels fondus et les réacteurs flottants.

Deuxièmement, ils ont permis de consolider systématiquement l'expérience d'évaluation.Les critères résument systématiquement les pratiques d'évaluation antérieures, notamment celles du projet de démonstration de centrale nucléaire à réacteur à haute température refroidi au gaz, et condensent les questions clés surveillées par la réglementation, telles que la classification de sûreté, la fiabilité des composants à haute température et les éléments combustibles, en exigences de conception claires, réalisant une combinaison organique du retour d'expérience et de la conception proactive, ce qui marque un pas décisif de la Chine dans le passage des réacteurs à haute température refroidis au gaz du projet de démonstration à l'application commerciale.

Troisièmement, ils favorisent efficacement le développement de haute qualité des petits réacteurs de puissance nucléaire.Dans un contexte où les réglementations et normes doivent encore être perfectionnées et où les caractéristiques de conception des différents types de réacteurs diffèrent considérablement, les critères de conception de sûreté déterminent au préalable les exigences des principes de sûreté reconnus par la réglementation, afin de guider l'établissement des exigences de sûreté spécifiques et la conception de sûreté, permettant au concepteur et à l'autorité de surveillance de parvenir le plus tôt possible à un consensus sur la question fondamentale de « ce qu'est une conception de sûreté acceptable ». C'est une mesure pragmatique visant à accompagner le développement de haute qualité des petits réacteurs de puissance nucléaire par un niveau élevé de sûreté nucléaire.

En regardant vers l'avenir, l'Administration nationale de la sûreté nucléaire continuera de mettre en œuvre en profondeur la conception globale de la sécurité nationale et la conception de sûreté nucléaire « rationnelle, coordonnée et progressive », de guider par les critères de conception de sûreté, de perfectionner continuellement les méthodes d'évaluation de la sûreté des nouveaux réacteurs, et de promouvoir le passage de l'évaluation des critères de conception de sûreté des nouveaux réacteurs d'un type individuel à une promotion systématique, afin d'accompagner le développement de haute qualité de l'industrie nucléaire par un niveau élevé de sûreté nucléaire.