Lettre du Plan Séisme - 3e trimestre 2018, Dossier Les sites industriels et nucléaires sous la menace des séismes

Dossier Les sites industriels et nucléaires sous la menace des séismesDossier Les sites industriels et nucléaires sous la menace des séismes

La catastrophe de Fukushima en 2011 a tristement illustré à quel point les risques technologiques sont susceptibles d’amplifier les conséquences d’un séisme  . En France, la réglementation et les recommandations concernant les sites industriels classés et les sites nucléaires prennent en compte cet aléa. Elles évoluent au fil des retours d’expérience et des échanges avec les professionnels. Un nouveau décret sur les installations classées est paru en février dernier et un plan d’action post-Fukushima est en cours de mise en œuvre sur les installations nucléaires.

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Un aléa naturel, et tout particulièrement un séisme  , peut avoir un impact sur une installation industrielle et être ainsi à l’origine d’une séquence accidentelle avec des effets majeurs à l’extérieur du site sur les personnes, les biens ou l’environnement. On parle alors d’accident « NaTech », contraction des mots naturel et technologique.

Installations classées : études sismiques en cours

Depuis 1993, la réglementation française fixe les règles parasismiques pour les Installations Classées pour la Protection de l’Environnement (ICPE?). La classification de ces sites est le plus souvent liée au stockage de matières dangereuses. Selon le type de produits stockés ou manipulés et les capacités de stockage, les installations considérées comme les plus dangereuses en cas de défaillance constituent les fameuses installations « SEVESO », elles-mêmes divisées en deux catégories : les sites SEVESO seuils hauts et les sites SEVESO seuils bas. Les principaux accidents redoutés en cas de séisme   sont l’incendie, l’explosion ainsi que le rejet dans l’environnement de matières dangereuses ou polluantes.

Les exigences réglementaires en termes de construction parasismique dépendent du niveau d’aléa sismique   au niveau du site considéré, déterminé à partir du zonage sismique national et modulé par la classe de sol tenant compte des caractéristiques géologiques locales. Si le principe général est très proche de celui applicable à la construction d’une maison individuelle, il faut cependant noter que le niveau d’exigence n’est pas du tout le même, les règles de construction pour le bâti courant prenant par exemple en compte un aléa sismique   ayant une période de retour   de 475 ans, tandis que les règles pour les installations classées prennent en compte des périodes de retour beaucoup plus longues de 3000 à 5000 ans.

L’arrêté du 10 mai 1993 ne concernait cependant que les nouvelles installations construites à partir cette date. Cette situation a évolué suite à l’arrêté du 4 octobre 2010 qui a étendu les règles parasismiques à toutes les ICPE soumises à autorisation construites avant 1993. Les quelques 1200 sites SEVESO français sont donc devenus concernés par cette réglementation, dont de nombreuses installations relativement anciennes.

Le risque sismique sur les installations industrielles vu par Eric Appéré
Le risque sismique sur les installations industrielles vu par Eric Appéré
Source : E. Appéré pour planseisme.fr

Une application complexe de la réglementation
L’ampleur de la tâche est telle que les textes ont déjà été modifiés deux fois notamment en 2015 pour allonger les délais pour fournir l’étude sismique et pour la mise en œuvre des préconisations issues de cette étude. Par ailleurs, il a été proposé de réaliser un test sur un panel de sites pour analyser comment mettre en œuvre les guides techniques et quels sont les coûts associés. « Les industriels se sont opposés dès le départ à l’arrêté de 2010 conscients de la complexité du sujet et des surcoûts engendrés y compris pour les installations situées dans des zones de faible sismicité  . Cette complexité s’est confirmée lors de l’élaboration de guides techniques pour la mise en œuvre pratique de cette réglementation » explique Philippe Prudhon, directeur affaires techniques de l’UIC, Union des industries chimiques. En 2015, quinze industriels ont testé ces guides techniques. Ils sont situés sur des zones à risque sismique   de 1 à 4, sur différents types de sols et disposent d’équipements variés. Des bureaux d’études ont réalisé les dossiers techniques puis les industriels ont estimé le montant des travaux à réaliser. Les chiffres obtenus sur ce panel ont ensuite été extrapolé à l’ensemble des sites SEVESO. Le coût de l’application de l’arrêté de 2010 sur les 1200 sites concernés a été estimé à 1,4 milliards d’euros. Les représentants des industriels ont donc demandé une modification des textes pour éviter des surcoûts qu’ils jugent inutiles là où les risques sont faibles. « Aucune distinction n’avait été faite entre les sites SEVESO seuil haut et les sites SEVESO seuil bas. Quant au coût de l’étude elle-même, elle pèse fortement dans la facture finale y compris dans les zones à faible sismicité   où parfois peu d’améliorations sont nécessaires. Il nous semblait plus pertinent de concentrer les efforts là où cela est prioritaire. Nous n’avons par exemple jamais contesté la pertinence de la réglementation pour la dizaine de sites en zone de sismicité   5 » précise Philippe Prudhon.

Arrêté de février 2018
Un nouvel arrêté a donc été pris le 15 février 2018 modifiant à nouveau l’arrêté du 4 octobre 2010. Désormais les sites existants SEVESO seuil bas situés en zone de sismicité   1, 2 et 3 ainsi que les sites SEVESO existants seuil haut situés en zone de sismicité   1 et 2 (à l’exception de ceux situés sur des sols de type D et E) n’ont plus l’obligation de procéder à une étude sismique. Ils doivent cependant fournir un plan de visite d’ici le 1er janvier 2020. Toutes les autres installations classées existantes se doivent de fournir une étude sismique et d’effectuer les travaux de renforcement selon un échéancier précis qui devrait conduire à une mise à niveau de tous les sites industriels et de stockage concernés d’ici au plus tard le 31 décembre 2034. Quant aux nouvelles installations, elles auront toutes l’obligation d’effectuer une étude sismique en amont de leur construction à l’exception des sites SEVESO seuil bas situés en zone de sismicité   1 ou 2 sur des sols de type A, B ou C.

En France, 300 installations environ sont désormais concernées par la réalisation d’une étude sismique. Seules 21 % sont situées en zone de sismicité   modérée à forte. Une soixantaine de sites industriels sont en Métropole situés en zone de sismicité   moyenne et une dizaine dans les Antilles sont situés en zone de sismicité   forte. Le travail réalisé sur le panel d’une quinzaine d’industries montre que les améliorations à apporter concernent principalement la sécurisation des stockages et du transport par tuyaux des fluides et gaz (lire 3 Questions à).

Site pétrochimique de Fos-sur-Mer
Site pétrochimique de Fos-sur-Mer
Source : AFP

Retours d’expérience
Toutes les évolutions réglementaires sur les ICPE sont naturellement directement inspirées des retours d’expérience suite aux dégâts technologiques constatées lors de séismes. La base de données ARIA (Analyse, Recherche et Information sur les Accidents) répertorie les incidents ou accidents qui ont, ou auraient, pu porter atteinte à la santé, à la sécurité publique ou à l’environnement. Elle est mise à jour par le BARPI (Bureau d’Analyse des Risques et Pollutions Industriels) au ministère de la transition écologique et solidaire.

Cette base recense 39 évènements sismiques dont seulement 3 en France métropolitaine et 2 dans les Antilles. Les phénomènes dangereux recensés se décomposent en 3 explosions, 8 incendies et 14 cas de rejet de matières dangereuses polluantes. Les explosions répertoriées sont le résultat d’un désemboîtement d’une tuyauterie de gaz inflammable, de fuites sur un pipeline d’hydrocarbures ou de « BLEVE » (phénomène de vaporisation violente et explosive consécutif à la rupture d’un réservoir contenant un liquide à très haute température) de sphères de butane/butylène. Les incendies ont été provoqués par des frottements mécanique au niveau de bacs contenant des produits pétroliers, ou par l’affaissement de pylônes électriques entraînant un court-circuit. Enfin les rejets de matières dangereuses sont la conséquence de l’endommagement des installations de stockage (gazomètre, wagon-citerne, bac de produits pétroliers…). L’expérience montre également que les tuyauteries d’usines et les canalisations de transport sont aussi souvent détériorées par les ondes sismiques.

Séisme   japonais de mars 2011
Il est intéressant de noter qu’environ un tiers des incidents industriels postsismiques reportés dans la base ARIA se sont déroulés en mars 2011 au Japon suite au méga séisme   et au tsunami   qui ont ravagés la côte Orientale de l’archipel nippon. Dépassant les prévisions les plus pessimistes par son intensité, cette double catastrophe est surtout connue pour avoir entrainé la catastrophe nucléaire de Fukushima, mais elle ne doit pas occulter les innombrables accidents industriels dont elle est responsable.

Malgré l’ampleur exceptionnelle des secousses sismiques mesurées suite au séisme   de magnitude   9.0, les infrastructures ont globalement bien résisté, bénéficiant de normes parasismiques éprouvées depuis des décennies. Ainsi, les dommages structurels directs imputables aux seules secousses sismiques semblent avoir été limités. Au contraire, le tsunami   a été à lui seul responsable de la majorité des incidents industriels constatés.

La raffinerie Cosmo Oil
Parmi les accidents industriels provoqués par ce séisme  , le cas de la raffinerie Cosmo Oil sur le port de Chiba illustre bien ce qu’est le risque « NaTech », ainsi que l’importance que peuvent prendre les effets dominos au niveau d’un site industriel. L’accident a débuté lorsqu’une réplique du séisme   a fissuré les pieds – déjà fragilisés - d’une sphère de propane remplie d’eau non vidangée. Vingt minutes plus tard, une nouvelle réplique provoquait l’effondrement de la sphère et l’écrasement des tuyauteries à proximité, entraînant une fuite de GPL. En effet, la vanne de sécurité était alors inactive suite à un dysfonctionnement du réseau pneumatique survenu quelques jours auparavant.

Incendie au sein de la raffinerie Cosmo Oil
Incendie au sein de la raffinerie Cosmo Oil
Source : REUTERS

En quelques minutes, le nuage de GPL s’enflamme et provoque un incendie au niveau du parc de sphères GPL malgré l’activation des couronnes de refroidissement. Le premier BLEVE (explosion violente) de sphère entraîne la perte des utilités (électricité et air) sur la zone, et sera suivi de quatre autres explosions du même type. 1000 riverains ont dû être évacués pendant 8 heures et l’incendie n’a pu être totalement maîtrisé que 10 jours plus tard. Les dommages matériels de ce seul accident ont été évalué à 100 millions d’euros, et l’activité n’a pu reprendre sur le site qu’en janvier 2012 de manière partielle, puis en totalité au printemps 2013.

Carte de localisation des accidents industriels survenus suite au séisme de Tohoku du 11 mars 2011
Carte de localisation des accidents industriels survenus suite au séisme de Tohoku du 11 mars 2011
Source : MTES/BARPI

Identifier les points de faiblesse
A la suite de la catastrophe exceptionnelle subie par le Japon en 2011, la direction générale de la Prévention des risques du ministère du Développement durable a effectué une mission de retour d’expérience à Tokyo et dans la région du Tohoku. Cette mission avait pour objectifs de mieux comprendre comment cette catastrophe avait été gérée et les difficultés rencontrées.

Principaux enseignements de la mission de retour d'expérience française menée au Japon en 2011
Principaux enseignements de la mission de retour d’expérience française menée au Japon en 2011
Source : MTES/BARPI

Le premier constat est bien entendu celui de la pertinence des normes parasismiques qui ont fortement limité l’ampleur des accidents technologiques. Il reste cependant des points de faiblesses. Ainsi malgré les dispositifs parasismiques de nombreuses tuyauteries ont été à l’origine de pollutions ou d’accident. La perte des utilités (réseaux d’eau, électrique, et pneumatique) a rendu inutilisables certains moyens de lutte ou de secours comme l’alimentation pneumatique des vannes de sécurité ou le réseau incendie. Des effets dominos ont été constatées comme les dégâts entraînés par la chute d’équipement mal fixés sur d’autres équipements.

De nombreux enseignements ont pu être retirés de cette catastrophe et devraient inspirer les conclusions des études sismiques menées actuellement sur de nombreuses installations classées en France dans le cadre de la réglementation en vigueur modifiée en février dernier. Ils concernent à la fois la conception des ouvrages elle-même mais aussi les moyens de gestion de crise.

Centrales nucléaires : une amélioration permanente de la sécurité

Le cadre réglementaire est différent pour les centrales nucléaires, le contexte et l’historique également. « Tous les réacteurs à eau sous pression actuellement en fonctionnement en France ont été mis en place à partir des années 70 et le risque sismique   a été pris en compte dès leur conception. Tous les ouvrages, bâtiments et équipements contribuant à la sûreté de l’installation ont été dimensionnés pour résister aux séismes » précise en préambule Emmanuel Viallet expert sismique EDF et président de l’AFPS? (association française du génie parasismique). Pour autant, l’évolution des connaissances, des techniques et des pratiques des autres pays ainsi que les retours d’expérience font évoluer les règles de conception. « Ces avancées sont prises en compte au fur et à mesure des réexamens périodique de sûreté que subissent les réacteurs tous les dix ans. Les hypothèses retenues au moment de la conception sont mises en regard de l’évolution de l’état de l’art, des récents retours d’expérience et des dernières règles de l’ASN?, Autorité de sûreté nucléaire » indique Emmanuel Viallet. « Cela a ainsi conduit à des travaux de renforcement de la centrale du Bugey suite à une étude qui a revu l’aléa sismique   à la hausse sur ce site à l’occasion de sa troisième visite décennale ».

Dans le secteur nucléaire, les règles énoncées par l’ASN, Autorité de sûreté nucléaire, s’imposent en effet aux exploitants.

Calcul de l’aléa sismique   déterministe et probabiliste
Ainsi, les RFS, règles fondamentales de sûreté, déterminent notamment le mode de calcul de l’aléa sismique   à prendre en compte pour chaque centrale. Ce mode de calcul est différent de celui utilisé pour les installations classées. Jusqu’à 2014, ce calcul était uniquement déterministe et reposait sur l’étude de la sismicité   historique et sur l’analyse sismotectonique de chaque site pour définir un séisme   maximum historiquement vraisemblable (SMHV) auquel était appliquée une majoration pour tenir compte des incertitudes. On détermine ainsi le séisme   majoré de sécurité (SMS) dont découlent les paramètres de conception ou de renforcement de la centrale. Suite à la catastrophe de Fukushima, des évaluations complémentaires de l’aléa ont été réalisées. D’une part, un coefficient supplémentaire est désormais appliqué au séisme   majoré de sécurité pour s’assurer de couvrir les pires scénarii et d’autre part, l’ASN a demandé qu’un calcul probabiliste soit réalisé pour faire face à un séisme   ayant une période de retour   de 20 000 ans. Rappelons que le séisme   de Tohoku et le tsunami   qui a suivi ont dépassé les pires prévisions disponibles en terme d’aléa : les installations japonaises n’avaient pas été dimensionnées pour un tel évènement. L’un des enseignements de cette catastrophe a donc été la ré-interrogation de l’ensemble des hypothèses associées à l’évaluation de l’aléa sismique   pour les installations nucléaires.

Marge de sécurité
Cependant l’accidentologie montre que le dimensionnement actuel des centrales nucléaires à travers le monde a toujours mis en évidence une robustesse suffisante, y compris dans le cas du séisme   de mars 2011 au Japon. La centrale de Fukushima n’a pas été endommagée par la secousse de ce séisme   de magnitude   9 mais par le tsunami   dont la hauteur de vague a largement dépassé les prévisions.
« La centrale d’Onagawa située également sur la côte japonaise à un peu plus de 100 km de l’épicentre du séisme   de Tohoku a ressenti une accélération de près de 0,6 g bien supérieure au niveau pour lequel elle a été conçue à l’origine et n’a pourtant subi aucun dommage grâce aux marges de sécurité appliquée lors de sa construction. En 2007, la centrale japonaise de Kashiwazaki-Kariwa a ressenti une accélération de près de 0,7 g suite à un séisme   de magnitude   6,7 dont l’épicentre était situé à 16 km du site. Là encore la robustesse de sa conception a fait ses preuves. Ces deux exemples illustrent que les règles de conception et de construction des centrales nucléaires permettent d’accommoder une certaine variation de l’aléa » explique Emmanuel Viallet.

Pour autant, la catastrophe de Fukushima a permis une prise de conscience mondiale de la nécessité de faire face à toutes les hypothèses, même les plus imprévisibles que ce soit dans la conception des centrales comme dans la mise en place de moyens de gestion de crise. Juste après cet évènement, la Commission Européenne a demandé à tous les exploitants de procéder à des « stress test » ou examens complémentaires de sûreté. L’objectif était de vérifier qu’aucune variation de paramètre ne pourrait se traduire par des conséquences très graves. Les hypothèses des modèles ont été testées et des visites se sont déroulées sur chaque site pour vérifier que tous les types d’agressions externes naturelles plausibles étaient bien pris en compte.

Un plan post-Fukushima
Pour EDF, cela s’est traduit par la mise en place d’un plan post-Fukushima composé d’un ensemble de dispositions organisationnelles et matérielles dénommé « noyau dur ». Il prend notamment en compte les catastrophes naturelles telles que les séismes et les inondations. Ce plan a été décliné en trois phases.

Carte des installations nucléaires françaises soumises aux Evaluations complémentaires de sûreté (ECS) décidées après l'accident nucléaire de Fukushima
Carte des installations nucléaires françaises soumises aux Evaluations complémentaires de sûreté (ECS) décidées après l’accident nucléaire de Fukushima
Source : IRSN?

La première phase a consisté à mettre en place des moyens mobiles transitoires et en particulier la FARN, force d’action rapide nucléaire. Ces équipes sont formées à la gestion de crise sur site nucléaire et disposent de moyens matériels qu’elles peuvent déployer sous 24h (générateurs électriques extérieurs, pompes…). Ces moyens sont désormais opérationnels.

La deuxième phase consiste à déployer sur chaque site des moyens supplémentaires en cas de crise pour faire face à la perte de connexion au réseau électrique et de communication ou à la perte de la source d’eau froide. Un moteur diesel générateur d’électricité « Diesel d’Ultime Secours » est installé dans chaque centrale, protégé du risque d’inondation et fondé sur des appuis parasismiques pour les sites les plus sismiques du territoire. Un centre de crise local dispose de moyens de communication adaptés à ce type de situation. Enfin, une source d’appoint ultime est mise en place pour constituer une deuxième source d’approvisionnement en eau froide. Sur certaines centrales, des bassins ont dû être creusés. Toutes les dispositions de la phase 2 sont déployées ou en cours de déploiement.

La troisième phase contient un ensemble de dispositions de fond qui seront mises en œuvre au fil des réexamens périodiques de sûreté des réacteurs.

En parallèle de ce plan, l’ASN a revu ses guides techniques pour que soient inclus dès la conception des futures centrales l’ensemble des dispositions comparables à celles du « noyau dur ».