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Les cuves des réacteurs nucléaires

Détection de défauts sur les cuves

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Défauts détectés sur la cuve du réacteur n°3 de la centrale belge de Doel

En juin 2012, des contrôles ont été effectués sur la cuve du réacteur n° 3 de la centrale de Doel. Pour la première fois en Belgique, l’intégralité de la surface interne de la cuve en zone de coeur – c'est-à-dire de la partie cylindrique au droit du coeur – a été inspectée par ultrasons comme c’est le cas en France. Ces contrôles visaient à rechercher des défauts sous revêtement (DSR).

D’après les éléments portés à la connaissance de l’IRSN, ces contrôles ont mis en évidence des indications qui ont été considérées par l’exploitant comme étant dues à des défauts localisés dans l’acier de la cuve. Ces indications, orientées plus ou moins parallèlement à la paroi interne de la cuve, sont en très grand nombre. Ces deux éléments et la localisation tendraient à attribuer ces indications à des défauts dus à l’hydrogène (DDH - voir figure 4) ; leur origine pourrait être liée au taux d’hydrogène présent dans le métal lors de la fabrication par l’entreprise néerlandaise RDM. Il convient de rappeler que cette entreprise, qui n'existe plus aujourd'hui, n'a pas fabriqué de viroles pour les cuves des centrales françaises.

Exemple de défaut sous revêtement (DSR) et de défaut dû à l’hydrogène (DDH).

A gauche, Figure 3 - A droite,  Figure 4 

 

Défauts de type DDH dans le cas du parc français

Ces défauts peuvent apparaître lorsque le taux d’hydrogène dissous dans le métal est trop élevé localement ; ils sont en général associés à des zones de ségrégation. Ils se produisent sous forme de multiples microfissures orientées presque parallèlement à la paroi interne de la cuve. Pour éviter l’apparition de ces défauts, le taux d’hydrogène est contrôlé à la coulée et un traitement thermique spécifique est réalisé lors du forgeage pour réduire autant que faire se peut le taux d’hydrogène dans la pièce métallique. Au cours des cinquante dernières années, seules quelques pièces destinées au parc électronucléaire français ont présenté ponctuellement des DDH et ont été mises au rebut suite aux contrôles réalisés par le fabricant.

Une recherche a été effectuée récemment par l’exploitant et le constructeur sur la base des documents de fabrication des cuves françaises. Les éléments actuellement disponibles ne conduisent pas à suspecter la présence de nombreux défauts de type DDH, compte tenu des dispositions et des contrôles de fabrication effectués depuis l’origine sur les cuves du parc français.

 

Défauts de type DDH dans le cas du parc français

Ces défauts peuvent apparaître lorsque le taux d’hydrogène dissous dans le métal est trop élevé localement ; ils sont en général associés à des zones de ségrégation. Ils se produisent sous forme de multiples microfissures orientées presque parallèlement à la paroi interne de la cuve. Pour éviter l’apparition de ces défauts, le taux d’hydrogène est contrôlé à la coulée et un traitement thermique spécifique est réalisé lors du forgeage pour réduire autant que faire se peut le taux d’hydrogène dans la pièce métallique. Au cours des cinquante dernières années, seules quelques pièces destinées au parc électronucléaire français ont présenté ponctuellement des DDH et ont été mises au rebut suite aux contrôles réalisés par le fabricant.

Une recherche a été effectuée récemment par l’exploitant et le constructeur sur la base des documents de fabrication des cuves françaises. Les éléments actuellement disponibles ne conduisent pas à suspecter la présence de nombreux défauts de type DDH, compte tenu des dispositions et des contrôles de fabrication effectués depuis l’origine sur les cuves du parc français.

 

Autres défauts détectés sur des cuves du parc français

Des dégradations en service par corrosion sous contrainte sont apparues par le passé sur quelques traversées (tubes adaptateurs) de couvercles de cuves. Il est en effet apparu que l'alliage à base de nickel retenu à la conception pour ces traversées soudées sur le couvercle était sensible à la corrosion sous contrainte en milieu primaire. Ceci a conduit EDF à remplacer l'ensemble des couvercles de ses réacteurs nucléaires en optant pour un alliage non sensible à ce mode de dégradation.

En fin d'année 2011, une indication correspondant à ce même phénomène de dégradation a été observée lors d'un contrôle en service sur une traversée en alliage à base de nickel (pénétration de fond de cuve) soudée sur la cuve du réacteur n° 1 de la centrale de Gravelines. Cette dégradation n'a pas conduit à une fuite et, dans l’attente de la mise au point d'une méthode de réparation définitive, la traversée a été condamnée par bouchage. La centrale a pu redémarrer pour le cycle suivant moyennant la mise en place d'un système de détection de fuite en continu et de dispositions de contrôle en service renforcées.

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