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Vieillissement des centrales nucléaires

Faire face au vieillissement des composants non remplaçables

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Quel est le point commun entre la cuve, l'enceinte de confinement et les câbles électriques d'un réacteur nucléaire ? Ce sont les seuls composants non remplaçables – dans leur globalité pour les câbles – par les exploitants. En prévision des quatrièmes visites décennales des réacteurs de 900 mégawatts, prévues à partir de 2019, l'IRSN met en place des programmes de recherche sur le vieillissement de ces composants.

« L'objectif est de pouvoir rendre un avis d'expert le plus pertinent possible concernant le prolongement de la durée de vie des centrales, en amont des visites décennales », explique Bernard Chaumont, spécialiste en recherche en sûreté à l'IRSN.

Le sujet est d'autant plus sensible que le parc nucléaire français a été bâti par un seul et même constructeur, sur un temps court. L'apparition de défaut dans un réacteur pourrait se retrouver sur tous ceux d'un même palier[1], même si « les conditions locales [modalités d’exploitation, mais aussi situation, météorologie, environnement…] jouent sur l'évolution des composants et tempèrent la transposition des conclusions d'études d'une centrale à une autre. »

 

Etudier les mécanismes de dégradation pour anticiper le vieillissement

Les recherches développées par l'Institut sont orientées vers la compréhension des principaux mécanismes de dégradation et l’évaluation des cinétiques associées : apparition et développement de dommages du béton de l'enceinte de confinement, évolution sous irradiation des défauts des aciers constituant la cuve, oxydation sous irradiation des polymères constituant le revêtement des câbles…

« Actuellement, dans le cas des cuves, les dossiers présentés par EDF lors des visites décennales utilisent des formules empiriques de prévision, complétées par les résultats d’essais mécaniques – résilience, traction et ténacité. Ceux-ci sont réalisés sur des éprouvettes irradiées dans les cuves des réacteurs en fonctionnement », souligne Bernard Chaumont. « L’exploitant vise à mettre au point de nouvelles approches multi échelles simulant l’endommagement des matériaux. L’IRSN s’est également engagé dans cette voie afin de développer une meilleure compréhension et une modélisation des phénomènes élémentaires à l’échelle atomique ainsi que du lien entre la microstructure et les propriétés thermomécaniques des aciers. L’objectif est d'anticiper les questions qui pourraient être soulevées par l’analyse du dossier d’EDF ».

Autre illustration avec les essais de caractérisation des câbles électriques, qui porteront à la fois sur des aspects mécaniques (mesure d'allongement à la rupture) et physico-chimiques (mesure de l'oxydation, de la dégradation des constituants…). « Les méthodologies sont en cours de finalisation et les premiers programmes ont été lancés », précise Bernard Chaumont.

Le renforcement de la capacité de contre-expertise de l'Institut incite également l'exploitant à accentuer ses actions préventives, notamment en termes de nombre et de diversité des essais de contrôle, et à développer les performances de ses outils de modélisation et d'analyse, au bénéfice global de la sûreté.

 

Note
1- Ensemble des centrales nucléaires d’une même puissance électrique. En France, il existe actuellement trois paliers : 900 MWe, 1 300 MWe et 1 450 MWe.

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