Lors de la fission des atomes du combustible (U-235), des produits de fission radioactifs apparaissent. Ces derniers se désintègrent et génèrent ainsi de la chaleur. Cette chaleur de désintégration – aussi appelée chaleur résiduelle – décroît fortement, en quelques heures.
Les systèmes d’évacuation de la chaleur résiduelle du réacteur à l’arrêt assurent des fonctions dans l’exploitation et la sécurité du réacteur. Lorsque le réacteur a été mis à l’arrêt pour procéder à son entretien planifié, ces systèmes assurent la poursuite du refroidissement du cœur. En cas d’incident avec perte de caloporteur, ils assurent le refroidissement de secours du cœur. En dehors de leur fonction d’évacuation de chaleur résiduelle et de refroidissement de secours, ces équipements servent aussi au refroidissement du bassin de stockage des assemblages combustibles usés.
Lors de la mise à l’arrêt de l’installation, la chaleur résiduelle du réacteur à l’arrêt est évacuée au cours d’une première phase par les générateurs de vapeur. Le système d’évacuation de la chaleur résiduelle prend ensuite le relais pour poursuivre l’abaissement de la température du caloporteur.
L’énergie thermique recueillie dans chaque branche est évacuée dans le canal de dérivation de l’Aar par une chaîne de refroidissement distincte avec circuit intermédiaire. Ce circuit intermédiaire constitue la barrière physique séparant le caloporteur de l’eau de la rivière.
Le refroidissement du bassin de stockage des assemblages combustibles est assuré par deux circuits de refroidissement de bassin raccordés au système d’évacuation de chaleur résiduelle et par un troisième circuit de refroidissement de bassin indépendant du système d’évacuation de chaleur résiduelle.
Les capacités du système d’évacuation de la chaleur résiduelle permettent le refroidissement du réacteur à sa température de repos en quelques heures. Les pompes de refroidissement mises en circuit pour évacuer la chaleur résiduelle aspirent l’eau sur les conduites de départ de caloporteur et la renvoient, refroidie après passage dans les échangeurs thermiques, dans les conduites de caloporteur de retour au réacteur.
En cas d’incident ayant entraîné une perte de caloporteur, le système de refroidissement du réacteur à l’arrêt doit assurer, quelle que soit l’importance de la fuite, que le cœur du réacteur reste immergé et que l’évacuation de la chaleur résiduelle de la cuve du réacteur est assurée sur une période prolongée. Le système est conçu de telle manière que même en cas de rupture totale d’une conduite primaire, le cœur de réacteur reste couvert d’eau boriquée et qu’un refroidissement suffisant soit assuré.
De l’eau de refroidissement de secours boriquée est stockée dans six accumulateurs sous pression raccordés par des conduites et des clapets de non-retour aux trois boucles de recirculation de l’eau du réacteur. Si, en cas de fuite importante, la pression dans le système de refroidissement du réacteur chute à un niveau inférieur à celui de la pression de gonflage des accumulateurs, ceux-ci se vident automatiquement dans la cuve du réacteur par les conduites du circuit primaire.
Dès que la pression régnant dans le système de refroidissement du réacteur chute à moins de 10 bars, le système d’injection basse pression entre en action, et les pompes de refroidissement du réacteur à l’arrêt refoulent alors dans les circuits de refroidissement de l’eau boriquée prélevée des quatre réservoirs de noyage.
Si la pression diminue plus lentement, dans le cas d’une fuite faible ou moyenne, les pompes d’injection de sécurité du système d’alimentation haute pression interviennent en premier lieu pour acheminer dans le système de refroidissement du réacteur de l’eau boriquée des réservoirs de noyage, jusqu’à ce que la pression ait suffisamment chuté pour permettre la commutation automatique sur l’injection basse pression…
Une fois la cuve du réacteur remplie, l’eau injectée dans le cœur du réacteur s’écoule par la brèche dans le «puisard», à la partie inférieure de l’enceinte de confinement. Dès que toute l’eau boriquée des réservoirs de noyage et des accumulateurs a été injectée, l’eau du puisard est aspirée à l’aide des pompes de refroidissement du réacteur à l’arrêt et ramenée dans la cuve du réacteur par les échangeurs thermiques d’évacuation de la chaleur résiduelle.
Les systèmes d’injection de sécurité basse pression et haute pression disposent tous de trois circuits d’alimentation totalement distincts les uns des autres, chacun d’entre eux étant affecté à une boucle de recirculation. Il existe de plus un circuit de réserve qui est relié aux trois autres boucles. Mais un seul circuit d’alimentation suffit pour maîtriser un incident entraînant une perte de fluide primaire. Toutes les vannes de distribution étant alimentées par le réseau électrique de secours, les systèmes de refroidissement de secours du cœur et du réacteur à l’arrêt restent fonctionnels même dans des conditions extrêmes.