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Les cuves des réacteurs nucléaires

Principales caractéristiques de conception, de fabrication et de contrôle des cuves des réacteurs nucléaires français

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Dans les 58 centrales électronucléaires à eau sous pression en exploitation du parc français, la cuve est un gros composant en acier qui contient le coeur nucléaire du réacteur. Le coeur du réacteur est refroidi par l'eau du circuit primaire dont la pression est égale à 155 fois la pression atmosphérique. Cette eau entre dans la cuve à une température de l'ordre de 290 °C et en ressort à environ 325 °C en évacuant l'énergie thermique produite dans le coeur. La cuve d'un réacteur à eau sous pression (REP) est donc soumise aux conditions de pression et de température du circuit primaire, ainsi qu'à l'irradiation neutronique engendrée par les réactions nucléaires qui se produisent dans le coeur. Cette irradiation concerne principalement les parties cylindriques (viroles) de la cuve situées au droit du coeur.

La cuve constitue une partie de la deuxième barrière de confinement des éléments radioactifs (la première est la gaine des assemblages combustibles et la troisième l’enceinte de confinement) et son rôle pour la sûreté de l'installation est primordial. Son intégrité doit être assurée et justifiée dans toutes les situations de fonctionnement du réacteur et pour toute la durée de son exploitation. La cuve du réacteur constitue un élément essentiel du circuit primaire des centrales électronucléaires. C'est un composant considéré comme « non ruptible » et, en conséquence, sa conception, sa fabrication, sa réception et son suivi en service font l'objet de dispositions de contrôle particulièrement exigeantes.

Contrairement à d'autres appareils du circuit primaire, comme les générateurs de vapeur ou les couvercles de cuve, le remplacement d’une cuve n'est pas une opération envisagée par EDF. La durée de vie de l'installation est en conséquence directement liée à la justification de l'aptitude à l'emploi de la cuve.

Ces cuves sont en acier et sont composées de différentes pièces élémentaires. La figure ci-dessous détaille l’ensemble des pièces constitutives d’une cuve française. Les pièces élémentaires (viroles, anneau, brides, tubulures et calottes) ont été obtenues par laminage pour quelques unes d'entres elles, comme certaines calottes de couvercle ou de fond de cuve, et par forgeage pour toutes les autres pièces.

Pièces constitutives d’une cuve de réacteur de 1300 MWe

Pièces constitutives d'une cuve de réacteur 1300 MWe

Les différentes pièces constitutives sont assemblées par soudage. Les cuves françaises ne comportent que des joints soudés circonférentiellement. Elles comprennent deux viroles dites de coeur mis à part la cuve du réacteur n° 1 de la centrale de Fessenheim qui en comporte trois. Les cuves des paliers 900 MWe, 1300 MWe et 1450 MWe sont similaires et comportent le même nombre de pièces constitutives. Pour le réacteur EPR, l’utilisation d’une virole porte-tubulure dans laquelle la bride de cuve est intégrée permet de réduire encore les opérations de soudage. La totalité de la surface intérieure des cuves est revêtue d'acier inoxydable d'environ 8 mm d'épaisseur déposé par soudage en deux couches. Ce revêtement assure une protection contre la corrosion.

La dimension des cuves augmente avec la puissance des coeurs comme indiqué dans le tableau ci-dessous qui résume les principales caractéristiques de la zone de coeur des cuves françaises.

 

Tableau : Caractéristiques dimensionnelles des viroles des cuves françaises

Caractéristiques dimensionnelles des viroles des cuves françaises.

La cuve de la centrale EPR en construction à Flamanville est toujours en cours de fabrication. Sa mise en place dans le bâtiment du réacteur est prévue à ce jour pour fin 2013.

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