L’UTILISATION DE L’EAU DANS LES CENTRALES … · passage dans la turbine, la vapeur repasse à l’état liquide dans le ... (circuit de réfrigération intermédiaire) : sert

juillet 2014

L’UTILISATION DE L’EAU DANS LES CENTRALES NUCLÉAIRES

L’eau est une ressource essentielle et indispensable au fonctionnement descentrales nucléaires de production d’électricité : optimiser sa gestion est doncune préoccupation majeure pour EDF.Que cette eau soit prélevée en mer, dans un cours d’eau, ou dans desnappes souterraines, son utilisation est strictement réglementée et contrôléepar les pouvoirs publics.

2015

NOTE D’INFORMATION

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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.

LES DIFFÉRENTES UTILISATIONS DE L’EAU

Une centrale nucléaire utilise trois circuits d’eauindépendants :

• 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. L’eau passe dans lacuve du réacteur, capte la chaleur produite par la réaction defission du combustible nucléaire et transporte cette énergiethermique vers le circuit secondaire au travers des générateurs devapeur.

• le circuit secondaire pour produire la vapeur : au contact des milliers de tubes en « U » des générateurs devapeur, l’eau du circuit primaire transmet sa chaleur à l’eaucirculant dans le circuit secondaire, lui-aussi fermé. L’eau de cecircuit est ainsi transformée en vapeur qui fait tourner la turbine.Celle-ci entraîne l’alternateur qui produit l’électricité. Après sonpassage dans la turbine, la vapeur repasse à l’état liquide dans lecondenseur ; cette eau est ensuite renvoyée vers les générateursde vapeur pour un nouveau cycle.

• un troisième circuit, appelé « circuit de refroidissement » :pour condenser la vapeur et évacuer la chaleur, le circuitde refroidissement comprend un condenseur, appareil composéde milliers de tubes dans lesquels circule de l’eau froide prélevéedans la rivière ou la mer. Au contact de ces tubes, la vapeur secondense.

Ce circuit de refroidissement est différent selon la situationgéographique de la centrale :

- en bord de mer ou d’un fleuve à grand débit, les centralesnucléaires fonctionnent avec un circuit de refroidissementtotalement ouvert. De l’eau (environ 50 m3 par seconde) estprélevée pour assurer le refroidissement des équipements via lecondenseur. Une fois l’opération de refroidissement effectuée,l’eau qui n’est jamais entrée en contact avec la radioactivité, estintégralement restituée dans la mer ou le fleuve, à unetempérature légèrement plus élevée.

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- sur les fleuves ou les rivières dont le débit est plus faible, lescentrales fonctionnent avec un circuit en partie fermé. Lerefroidissement de l’eau chaude issue du condenseur se fait paréchange avec de l’air froid dans une grande tour réfrigéranteatmosphérique appelée « aéroréfrigérant ». Une partie de l’eauest vaporisée sous forme d’un panache visible, quand la centralefonctionne, au sommet de la tour. Le reste de l’eau refroidieretourne dans le condenseur. Avec ce système, le prélèvement eneau est beaucoup moins important, seulement 2 m3 par seconde.

CONTINUER À REFROIDIR, MÊME À L’ARRÊTLorsque le réacteur nucléaire est à l’arrêt, le circuit secondaire, quin’entraîne plus la turbine, n’a plus besoin d’être refroidi. Mais lecombustible situé dans la cuve du réacteur continue cependantde dégager de la chaleur appelée « chaleur résiduelle ».Le réacteur doit donc toujours être refroidi.

Pour refroidir le combustible, de l’eau est prélevée dans le fleuveou la mer. Elle est envoyée, après avoir été filtrée, dans unéchangeur thermique pour refroidir, via le circuit primaire, leréacteur nucléaire.Lorsque le réacteur est à l’arrêt, les quantités d’eau prélevéessont beaucoup moins importantes que lorsqu’il fonctionne. Elles sont ainsi divisées par 3 à 4 pour les réacteurs nucléairesfonctionnant avec une tour aéroréfrigérante et par 70 à 100pour ceux fonctionnant sans tour aéroréfrigérante.

Le saviez-vous ?

Annuellement, en moyenne, le volume d’eau nécessaire aufonctionnement du circuit de refroidissement d'un réacteur estcompris entre 50 millions de mètres cubes (si le refroidissementest assuré par un aéroréfrigérant) et 1 milliard de mètres cubes(si l’eau est rejetée directement dans le milieu naturel) soitrespectivement un besoin de 6 à 160 litres d’eau prélevés pourproduire 1 kWh.Que les centrales soient en fonctionnement ou à l’arrêt, 98% decette eau prélevée est restituée à sa source.

POUR EN SAVOIR PLUS SUR LE FONCTIONNEMENTD'UNE CENTRALE NUCLÉAIRE, TÉLÉCHARGEZ LA NOTE D'INFORMATION « LA PRODUCTIOND'ÉLECTRICITÉ D'ORIGINE NUCLÉAIRE » SUR edf.com


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(1) - RRA (circuit de refroidissement à l’arrêt) : assure l’évacuation de la puissance résiduelle dégagée par le combustible,quand il est encore dans la cuve, pendant les périodes d’arrêt du réacteur.

(2) - RRI (circuit de réfrigération intermédiaire) : sert à refroidir le circuit RRA et différents équipements,que le réacteur soit en fonctionnement ou à l’arrêt.

(1) - RRA (circuit de refroidissement à l’arrêt) : assure l’évacuation de la puissance résiduelle dégagée par le combustible,quand il est encore dans la cuve, pendant les périodes d’arrêt du réacteur.

(2) - RRI (circuit de réfrigération intermédiaire) : sert à refroidir le circuit RRA et différents équipements,que le réacteur soit en fonctionnement ou à l’arrêt.

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Lors de la conception des centrales, des systèmes redondants etindépendants les uns des autres ont été mis en place. Lesdispositifs sont étudiés pour, qu’en toutes circonstances, en casde défaillances matérielles, l’un des systèmes soit toujours encapacité de prendre le relais et de refroidir les installations. Lasûreté nucléaire est ainsi garantie. Ces dispositifs permettent deprévenir une difficulté à venir (par exemple, la formation de laglace autour d’une prise d’eau) ou d’apporter une solutionrapide si un événement survient de façon soudaine (par exemple,une arrivée massive de déchets végétaux ou de vase qui colmatela prise d’eau). Il s’agit alors de nettoyer, enlever la vase ou lesable par des actions de dragage, mais aussi de réaliser uncontrôle et une maintenance continue des filtres qui protègent laprise d’eau.

REFROIDIR LE RÉACTEUR ENTOUTES CIRCONSTANCES, UNECONDITION ESSENTIELLE POURASSURER LA SÛRETÉ

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 etdéminéralisée. Dans le circuit primaire, du bore, élémentchimique qui absorbe les neutrons et modère la réactionnucléaire, est ajouté à l’eau qui circule en permanence.L’eau déminéralisée est utilisée pour protéger l’intérieurdes circuits des risques de corrosion et de réactionschimiques qui pourraient les endommager ou limiter leursperformances.Même s’il s’agit de circuits fermés, des appoints ainsi quedes vidanges sont indispensables pour assurer un bonfonctionnement.Les centrales utilisent de l'eau douce prélevée dans descours d'eau situés à proximité voire en nappe souterraine.Cette eau est traitée sur place dans des stations dedéminéralisation.Ainsi, environ 100 000 m3 d’eau douce sont déminéraliséstous les ans pour chacun des réacteurs. Depuis plusieursannées, des actions sont menées, sur l’ensemble des sites,pour réduire au maximum le prélèvement d’eau douce etéconomiser cette ressource naturelle.

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Si, malgré les diverses mesures mises en place, le débit d’eaudevenait insuffisant pour assurer un bon refroidissement, la miseà l’arrêt de la centrale permettrait de réduire considérablementles besoins en eau. Dans ce cas, l’eau disponible peut alors êtreentièrement utilisée pour refroidir les systèmes importants pour lasûreté. Dans l’éventualité d’un événement provoquant la pertetotale du refroidissement des systèmes importants pour la sûretéd’un réacteur, des moyens complémentaires sont mis en place,comme le stockage d’eau dans un grand réservoir situé àl’extérieur, à proximité du bâtiment réacteur. Cette eau,disponible en permanence, serait aussitôt utilisée.

DES MESURES COMPLÉMENTAIRES MISES EN PLACE À LA SUITE DE L'ACCIDENT DE FUKUSHIMA-DAIICHI(JAPON)Au lendemain de la catastrophe survenue sur le site deFukushima-Daiichi au Japon, EDF a proposé en lien avec l'ASNdes améliorations techniques afin d'assurer, toujours, une plusgrande sûreté de ses installations.

Les principales modifications à retenir à moyen terme sont : • la mise en place du Diesel d'ultime secours (DUS) qui, en cas deperte totale des alimentations électriques externes et internes,permet de rétablir l'alimentation électrique des fonctions requiseset d'alimenter les premiers matériels du noyau dur ; • la mise en place de l'Appoint ultime en eau (APU) prévoit unenouvelle source d'eau dédiée (nappe phréatique, nouveauxréservoirs ou bassins selon les sites) et des dispositifs mobilesd'alimentation ;• la construction d'un Centre de crise local (CCL) sur chaque site.

La création de la Force d'action rapide du nucléaire (FARN)permet d'apporter des moyens humains et matériels sur un site

en situation d'accident grave, en appui et relève des équipeslocales de quart en moins de 24 heures, avec un débutd'intervention 12 heures après l'alerte. Elle intervient pourretrouver une alimentation en eau, en électricité et en aircomprimé, permettant de limiter la dégradation de la situation etd'éviter la fusion du coeur.

A ce jour la FARN, s'appuie sur une organisation en 3 niveaux :• National (Etat-Major et une base matériel nationale),• Régional (4 services régionaux sur les centrales de Bugey,Civaux, Dampierre et Paluel), • Local (bases arrières potentielles choisies à proximité descentrales en fonction de l'événement).

DE L’EAU EN « STOCK »

PRÉVENTION CONTRE L'INCENDIE, RESTAURATION, SANITAIRES,… DES BESOINS EN EAU QUOTIDIENS

Les besoins en eau d’une centrale nucléaire serventmajoritairement à assurer son refroidissement et, donc, à produire de l’électricité. Cependant, comme tous les sitesindustriels, une centrale nucléaire a besoin d’eau pour :

• faire face, si besoin, à un incendieL’ensemble des centrales nucléaires d’EDF est équipéd’un important réseau d’eau sous pression permettant auxéquipes des services de conduite et de la protection des sitesd’EDF d’intervenir dès la détection d’un incendie jusqu’àl’arrivée des secours externes, et ainsi en limiter sa propagation.Ces réseaux sont régulièrement testés afin de s’assurer de leurfonctionnement et de leur efficacité.

• se laver, boire et se restaurerSelon leur importance (de 2 à 6 réacteurs), les centralesnucléaires d’EDF accueillent de 600 à 2000 salariés permanents(EDF et entreprises extérieures) auxquels s’ajoutent, lors d’unarrêt d’un réacteur pour maintenance, près de 1000 personnessupplémentaires. Les besoins en eau potable sont alors trèsimportants, tant pour les sanitaires que pour la restauration.Les centrales d’EDF sont reliées aux réseaux d’eau potable descommunes sur lesquelles elles sont implantées.

L’EAU NE DOIT JAMAIS MANQUERPour s’assurer en permanence que toutes les conditionssont réunies pour produire de l’électricité en toute sécurité pourles personnes, les installations et l’environnement, EDF met enoeuvre une politique de prévention des risques qui a débuté dèsla conception des centrales.L’ensemble des installations et des matériels est conçu pour faireface aux conséquences de situations météorologiques telles queles crues, les sécheresses, les canicules et les grands froids.Par ailleurs, tous les 10 ans, des travaux sont entrepris dans lesinstallations et des modifications sont réalisées sur les matérielsafin d’augmenter le niveau de sûreté et renforcer les lignes dedéfense des réacteurs. Ces travaux prennent en compte lesdernières avancées technologiques, le retour d’expérience desévénements importants dans le monde et l’évolution de lanature des risques externes liés, par exemple, aux changementsclimatiques.

Il s’agit de faire face à des états de sécheresse et de canicule quimenaceraient la ressource en eau, ou de grands froids et decrues qui pourraient provoquer des difficultés dans leprélèvement d’eau dans les rivières, les fleuves ou même la mer.

EDF a ainsi développé, depuis de longues années, un dispositif desurveillance permanente des phénomènes météorologiques ethydrologiques et de leur incidence sur les sources deprélèvement d’eau (nappes souterraines, fleuves, rivières, mer).

OBSERVER, PRÉVOIR ET AGIRDepuis 20 ans, les progrès technologiques ont permis de faireévoluer les modèles de calcul ou encore de suivre l’évolution desphénomènes météorologiques et hydrologiques. Les donnéessont recueillies au moyen de capteurs, qui mesurent le niveaud’eau et la pression.Les équipes de prévisionnistes s’appuient aussi sur despartenaires extérieurs, comme Météo France qui fournit desimages satellites et radars qui détectent les gouttes de pluie avecune portée de 100 à 200 km, régulièrement actualisées, ainsique des logiciels de visualisation des variables prévues.L’analyse en continu des données permet de prévoir et desurveiller 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 unesurveillance 7 jours sur 7, 24 heures sur 24.

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POUR EN SAVOIR PLUS SUR LASURVEILLANCE DES PHÉNOMÈNESMÉTÉOROLOGIQUES, TÉLÉCHARGEZ LANOTE D'INFORMATION « LA SURVEILLANCEDES PHÉNOMÈNES MÉTÉOROLOGIQUESPOUR PRODUIRE DE L'ÉLECTRICITÉ ENTOUTE SÉCURITÉ » SUR edf.com

LA RESSOURCE EN EAU : SURVEILLÉE EN PERMANENCE ET DE MANIÈRE RAPPROCHÉE

EN CAS DE CRUE : ÉVITER L’INONDATION DESINSTALLATIONS POUR TOUJOURS ASSURER LEURREFROIDISSEMENT

Pour pouvoir fonctionner, les centrales nucléairesont besoin d’importantes ressources en eau. Ellesont donc été construites en bord de mer ou de rivière, là où la ressource en eau est présente.

Le risque lié aux inondations est intégré dès la conception desinstallations. Les centrales nucléaires d’EDF sont ainsidimensionnées sur la base d’hypothèses climatiques datant deleur construction : crues et tempêtes millénales, effacement debarrage en amont, etc. Des plateformes de plusieurs mètres audessus du niveau de la mer ou du fleuve sont prévues pour queles centrales nucléaires ne soient pas inondées.Lors des réévaluations décennales ou suite à des événementsparticuliers, les hypothèses sont de nouveau étudiées sur la base

des prévisions à long terme produites par Météo France pourtenir compte des évolutions du climat et adapter si besoin ledimensionnement prévu à la conception.EDF a également mis en place des moyens techniques pouranticiper les phénomènes d’inondation. L’ouvrage doit, quoi qu’ilarrive, conserver toute son intégrité et demeurer dans un état sûrface à une crue. Au quotidien, la surveillance exercée par les équipes d’EDF àpartir des réseaux de mesure et les données recueilliespermettent d’anticiper les risques d’inondation, puis d'observerleur évolution. Et, en cas d’alerte, elles permettent de mettre enœuvre les procédures d’exploitation nécessaires, avant quel’événement ne survienne. Ainsi, la centrale peut être arrêtée demanière préventive, l'appoint en eau et en fioul réalisé, les pleinsen eau et en fuel faits, les matériels vérifiés et les équipesmobilisées pour être prêtes à intervenir si besoin.

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EN CAS DE SÉCHERESSE ET DE CANICULE : S’ASSURER D’AVOIR TOUJOURS ASSEZ D’EAU

Les hausses importantes de températures entraînent aussitôt uneaugmentation de la demande en électricité, le temps del’épisode de chaleur. Ce besoin en électricité est due à l’utilisationaccrue des systèmes de climatisation, de ventilation ou deréfrigération. Or l’été est aussi la période où la productionélectrique est moins importante en raison des arrêts effectués surles centrales nucléaires pour la maintenance des équipements etle rechargement en combustible. En effet, ces arrêts sontprogrammés durant les périodes de l’année où la demanded’électricité est la moins forte.EDF veille, lors de telles périodes, à prendre les mesuresnécessaires à la continuité de fourniture d’électricité, et renforceégalement la surveillance de la ressource en eau pour s’assurerde disposer en permanence d’une quantité d’eau suffisante pourproduire de l'électricité tout en créant le moins d’impact possiblesur l’environnement et l’écosystème.

En effet, quand les centrales produisent, l’eau prélevée est utiliséepour leur refroidissement et, ensuite, restituée au fleuve ou à larivière à une température légèrement supérieure.Il existe des limites réglementaires à ne pas dépasser pour ne pasfavoriser un réchauffement trop important des eaux des fleuvesou des rivières. Si ces conditions n’étaient pas respectées, laproduction serait diminuée ou tout simplement suspendue.Les centrales nucléaires situées en bord de mer peuvent, quant àelles, fonctionner sans limite en été puisque leur source derefroidissement est abondante et peu soumise aux variations detempérature.Depuis la canicule de 2003, EDF a renforcé la surveillance de laressource en eau. Dès la fin de l’hiver, un dispositif de veille etd’alerte est mise en place et permet de gérer de façon prudenteet anticipée les ressources des barrages hydrauliques.

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ZOOM : EDF et le réseau national de mesure de laradioactivité dans l’environnement.

Le réseau national de mesure de la radioactivité de l’environnement, a été développé sous l'égidede l'Autorité de sûreté nucléaire (ASN) et sa gestion a été confiée à l'Institut de radioprotection etde sûreté nucléaire (IRSN). Le réseau national de mesures s’inscrit dans une démarche de progrèsvisant d’une part à s’assurer de la qualité des mesures fournies par les laboratoires, et d’autre part àmieux informer les citoyens sur l’état radiologique de l’environnement par une pluralité des sourcesd’information. Aussi ce réseau met à la disposition du public, via un site internet dédié (www.mesure-radioactivite.fr) l’ensemble des mesures de radioactivité de l'environnement réalisées, en France pardes laboratoires ayant obtenu l'agrément de l'ASN pour la réalisation des dites mesures.

Depuis le 1er février 2010, date d'ouverture du site internet, les centrales nucléaire EDF adressent,tous les mois, les résultats issus de la surveillance de la radioactivité de l’environnement réalisée parleurs laboratoires environnement, tous agréés par l’ASN.

LA RÉDUCTION DES REJETS RADIOACTIFS LIQUIDES (hors tritium et carbone 14)

Activité ramenée à une unité de production

Réacteurs de 900 MWRéacteurs de 1300 MWRéacteurs de 1450 MW

LA GESTION DES EFFLUENTS ET LE RESPECT DE LA RÉGLEMENTATION

L’exploitation des centrales nucléaires entraîne, comme la plupartdes activités industrielles, une production d’eaux usées, appeléségalement « effluents liquides ». Ils peuvent contenir des résidusradioactifs ou chimiques :- les effluents radioactifs liquides proviennent du circuit primaireet des circuits annexes nucléaires et peuvent contenir du tritium,du carbone 14, des iodes ou d’autres produits de fission oud’activation,- les effluents chimiques non radioactifs sont issus des produits

utilisés pour protéger les matériels contre la corrosion ou traiterl’eau contre le tartre ou le développement des micro-organismes. Dès le démarrage de ses centrales, et en allant au-delà desexigences réglementaires françaises, EDF réduit, collecte, trie ettraite ses effluents pour limiter au maximum leur teneur enradioactivité et donc leur impact environnemental.Les progrès réalisés ont permis, entre 1999 et 2013 de diviser parquatre les rejets radioactifs liquides, hors tritium et carbone 14.Dans tous les cas, quelle que soit leur nature, les rejets dansl’environnement de ces effluents font l’objet d’une surveillancepermanente par les équipes des centrales, sous le contrôle del’Autorité de sûreté nucléaire (ASN).


POUR EN SAVOIR PLUS SUR LASURVEILLANCE DEL’ENVIRONNEMENT,TÉLÉCHARGEZ LA NOTED’INFORMATION « EDF ET LASURVEILLANCE DEL’ENVIRONNEMENT AUTOURDES CENTRALES NUCLÉAIRES »SUR edf.com

(GBq / Réacteur)

EDF respecte toutes les contraintes imposées par laréglementation sur les volumes, la température et laqualité des prélèvements d’eau et des rejets.Dans le domaine de l’eau, il existe en France plus d’unecentaine de textes réglementant les activités des entreprises oudes particuliers.A l’origine, chaque centrale nucléaire a fait l’objet d’un décretd’autorisation de création (DAC) et d’un certain nombred’autorisations réglementaires destinées à protégerl’environnement.

Chaque centrale nucléaire dispose d'un arrêté de prélèvementsd'eau et rejets qui lui est propre.Ces autorisations définissent, en fonction des caractéristiques dechaque centrale et de son environnement, les conditions deprélèvements de l’eau, les limites de rejets en effluentsradioactifs, chimiques et thermiques.Elles imposent à l’exploitant de réaliser une surveillance régulièrede l’environnement, d’en rendre compte aux pouvoirs publics etd’en informer largement le public.

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RETROUVEZ L’ENSEMBLE DES RÉSULTATS DE LASURVEILLANCE DE L’ENVIRONNEMENT RÉALISÉE PAR EDF SUR LE SITE INTERNET EDF.COM

UNE RÉGLEMENTATION TRÈS STRICTE


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"Sur le site de Saint-Laurent, nous utilisons l'eau de la Loire pouralimenter les différents circuit de la centrale et nous essayons delutter au quotidien contre le gaspillage de l'eau. Nousrecherchons en permanence de nouvelle mesures pour réduirenotre consommation.A la station de déminéralisation notamment, malgré leséconomies importantes déjà réalisées, nous avons défini un pland'investissement de 2014 à 2016 afin d'augmenter encore lerendement de l'installation : ces mesures nous permettront deréduire notre consommation de près de 10%.Nous cherchons à limiter les rejets d'eau contenant des produitschimiques, bien que ceux-ci soient déjà très inférieurs aux limitesimposées par la réglementation.

Pour cela, des partages ont lieu avec les autres sites nucléairespour améliorer nos pratiques d'exploitation. Nous avons pu, decette manière diviser par 2 nos rejets d'hydrazine (produitchimique de conditionnement) en 2 ans.Un moyen efficace est de consumer ces produits avant rejet. A cette fin, un système de bullage a été mis en place sur lesréservoirs de stockage en 2014, réduisant les émissionsd'hydrazine qui sont déjà 10 fois inférieures aux limitesréglementaires.Tous ces efforts ont pour but de limiter l'impact de nos activitéssur l'environnement et l'ensemble des services de la centrale ycontribuent."

« TOUS CES EFFORTS ONT POUR BUT DE LIMITER L'IMPACT DE NOS ACTIVITÉS SUR L'ENVIRONNEMENT ETL'ENSEMBLE DES SERVICES DE LA CENTRALE Y CONTRIBUENT. »Laurent Beddelem, ingénieur d'appui laboratoire et service technique à la centrale nucléaire de Saint-Laurent-des-Eaux

TÉMOIGNAGE


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