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Projet ODOBA

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Dernière mise à jour août 2018

Le projet ODOBA (Observatoire de la durabilité des ouvrages en béton armé) a été lancé par l’IRSN en 2016 pour une durée d’au moins 10 ans. Il a pour objectif d’étudier les pathologies du béton et leurs conséquences à l’échelle des ouvrages nucléaires (par exemple les enceintes de confinement des réacteurs). Le projet est mené en collaboration avec la NRC (Nuclear Regulatory Commission, autorité de sureté des États-Unis), CNSC (Canadaian Nuclear Safety Commission), Bel V (Technical safety organization (TSO) belge) et VTT (Centre de recherche technique de Finlande). NSC (TSO chinoise) devrait prochainement rejoindre le projet.

 

 

 

Contexte et Objectifs


Les réacteurs nucléaires ont été conçus initialement pour une durée d’exploitation de 40 ans, mais les exploitants souhaitent prolonger cette durée jusqu’à 60 ans, pour EDF, et même jusqu’à 80 ans pour certains exploitants aux Etats-Unis. Quant aux nouvelles installations, elles sont conçues dès l’origine pour une durée d’exploitation en général de 60 ans comme l’EPR de Flamanville, et d’au moins 150 ans pour le site de stockage profond CIGÉO, où le béton rempli un rôle de sûreté et fonctionnel durant la phase d’exploitation et de réversibilité.


Sur de telles durées d’exploitation, les bétons peuvent être atteints de pathologies, résultats de réactions chimiques en leur sein. Ces pathologies peuvent conduire à la dégradation des propriétés mécaniques et de la capacité du béton à assurer le confinement des matières radioactives.


On a observé de tels phénomènes sur des ouvrages civils (ponts, barrages) mais aussi sur quelques installations nucléaires : Gentilly-2 au Canada, Seabrook aux États-Unis, Tihange-2 en Belgique… Le risque de développement de telles pathologies sur les installations du parc français est jugé suffisamment crédible pour lancer des études spécifiques, dont le projet ODOBA.

 

 

   

   Pile de pont atteinte par une pathologie          Barrage du Chambon (réparation suite au

                    du béton (Québec)                                    développement des pathologies)

 

L’OCDE /AEN1 a mandaté en 2014 et 2015 le groupe de travail  ASCET2 pour évaluer l’état des connaissances sur les pathologies du béton et exprimer les besoins d’amélioration de ces dernières qui se résument à : réaliser des essais sur des structures de grandes dimensions pour complémenter les essais usuellement réalisés en laboratoire à petite échelle ; étudier les effets couplés entre diverses pathologies ; développer des méthodes de contrôle non-destructif et des outils numériques prédictifs…


Les objectifs du projet ODOBA répondent à ces recommandations :

  • Mieux comprendre les phénomènes mis en jeu dans les pathologies du béton et les couplages entre les diverses pathologies.
  • Développer et valider des techniques de contrôle non-destructif permettant de détecter précocement l’apparition des pathologies puis de suivre leur évolution.
  • Développer et valider des outils de simulation permettant de prédire le comportement du béton à l’échelle de la structure.

 

1Organisation de coopération et développement économique/Agence pour l'énergie nucléaire

2Assessment of structure subject to concrete pathologies

 

Déroulement du projet

 

Le projet ODOBA consiste essentiellement à réaliser des essais sur des structures en béton de grande dimension (4 x 2 x 1m) sur la plateforme ODE (Observatoire de la durabilité des enceintes) de l’IRSN, située à Cadarache (Bouches-du-Rhône). Certains des blocs de béton feront l’objet de protocoles de vieillissement accéléré permettant de simuler de grandes durées d’exploitation.


La plateforme ODE est constituée d’une dalle d’essai extérieure de 1700 m² pouvant accueillir jusqu’à 60 blocs expérimentaux. Elle est dotée des équipements permettant de gérer les effluents générés par les protocoles de vieillissement accéléré (eau chargée en minéraux).

 

 

Plateforme ODE avant la coulée du premier bloc

 

 

Plateforme ODE après la coulée des 5 premiers blocs

 

Les cinq premiers blocs ont été coulés en 2016. De nouveaux blocs sont coulés chaque année au fur et à mesure de l'avancement du projet et de la définition des essais par les partenaires. Les divers paramètres d'intérêt qui caractérisent les conditions d'essais sont les suivants : nature des constituants du béton, effet du ferraillage et de la précontrainte, impact des conditions « environnementales » (humidité, CO2 de l'air ou de l'aquifère, eaux souterraines (sulfates par exemple)…), conditions au jeune âge du béton (premières semaines après la coulée), protocole de vieillissement accéléré…

 

A ce jour, sont en place ou prévus :

  • Un bloc de référence sans pathologie.
  • Des blocs dédiés à la réaction alcali-granulats (RAG) : réaction entre les alcalins de la pâte cimentaire et la silice réactive de certains granulats.
  • Des blocs dédiés à l'étude de la réaction sulfatique interne (RSI). Cette réaction est une réaction thermiquement activée (échauffement important du béton) au sein de la pâte cimentaire.
  • Des blocs permettant l'étude couplée de la RAG et de la RSI.
  • Des blocs dédiés aux installations de stockage profond : effet des eaux souterraines fortement salines.
  • Un bloc dédié au développement des méthodes d'examens non-destructifs.
  • Des blocs jumeaux, avec et sans ferraillage, pour caractériser l'effet de ce dernier.

 

 

Les blocs de béton du projet ODOBA sont très instrumentés afin d'obtenir différents types de données : mesures de température, d'humidité, de déformations, de contraintes mécaniques au sein du béton et/ou du ferraillage…). Périodiquement, les blocs sont soumis à des campagnes de contrôles non-destructifs et destructifs pour évaluer l'évolution des propriétés mécaniques, physiques, micro-structurelles et chimiques du béton en lien avec l'apparition et le développement des pathologies.

 

Certains blocs sont soumis à des protocoles de vieillissement accéléré permettant de reproduire, dans des délais raisonnables (2-3 ans), la durée de vie d'une installation (40 à 60 ans pour les réacteurs et jusqu'à 150 ans pour les installations du stockage). La solution retenue consiste à construire autour des blocs des réservoirs permettant de faire des cycles d'immersion / séchage avec contrôle de la température et de la chimie de l'eau. La première « piscine de vieillissement » sera mise en service à l'automne 2018 pour qualification avant déploiement sur les blocs à partir de 2019.

 

Compte tenu de la cinétique des phénomènes, les premiers résultats sont attendus environ 2 ans après le coulage des blocs.

 

A terme, les résultats du projet ODOBA permettront de développer et de valider des outils de simulation prédictifs concernant l'apparition et l'évolution des pathologies et leurs conséquences sur les propriétés mécanique et de confinement du béton à l'échelle de la structure. Ils permettront aussi d'évaluer les méthodes d'examens non-destructifs.

 


Caractéristiques

Dates : 2016-2026

 

Partenaires du projet :

Pour la définition des essais et l’interprétation des données du projet ODOBA, l’IRSN s’appuie sur un réseau de partenaires académiques (CONCRETE) :

  • ENS Paris-Saclay,
  • IFSTTAR (Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux),
  • LMA (Laboratoire de mécanique et acoustique, Université d'Aix-Marseil/CNRS), 
  • LMDC (Laboratoire matériaux et durabilité des constructions, Université de Toulouse / INSA Toulouse).

 

Financements:

  • NRC (Nuclear Safety Commission, autorité de sureté des États-Unis)
  • CNSC (Canadian Nuclear Safety Commission)
  • Bel V (TSO belge)
  • VTT (Centre de recherche technique de Finlande)

Laboratoires IRSN impliqués

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