ODOBA « Observatoire de la durabilité des ouvrages en béton armé » des enceintes nucléaires…
L’IRSN lance le projet de recherche ODOBA pour « Observatoire de la durabilité des ouvrages en béton armé ». Destiné à acquérir de nouvelles connaissances sur le vieillissement du béton des enceintes de réacteur, ces travaux visent à doter l’Institut d’outils indépendants d’évaluation des justifications produites par l’exploitant.
Pour rappel, l’enceinte de confinement en béton joue un rôle primordial en cas d’accident grave. Elle constitue la barrière ultime de confinement d’un réacteur à eau sous pression. Or des pathologies liées au vieillissement de ce matériau telles que la corrosion des armatures métalliques ou le gonflement du ciment peuvent dégrader sa tenue mécanique ou son étanchéité, entraînant sa fissuration et mettant en question sa capacité de confinement.
Un outil pour instruire les dossiers d’extension de la durée d’exploitation des réacteurs
Dans le détail, le projet ODOBA comprend la mise au point d’un outil prédictif afin d’estimer la durabilité des enceintes des réacteurs vis-à-vis des exigences de sûreté, au-delà de la période de vie pour laquelle elles ont été initialement conçues. Cet objectif rejoint celui de l’évaluation du projet d’extension de la durée d’exploitation des réacteurs du parc français au-delà de 40 ans.
Le volet expérimental du projet comprend la construction, sur le site IRSN de Cadarache (Bouches-du-Rhône), de structures utilisant un béton représentatif de celui des enceintes des réacteurs du parc nucléaire français. Ces structures subiront un processus de vieillissement accéléré destiné à simuler plusieurs dizaines d’années de vieillissement « naturel » des enceintes.
Le projet ODOBA est organisé en plusieurs étapes qui permettront d’obtenir des résultats intermédiaires en fonction des besoins d’expertise de l’IRSN, comme l’analyse des réexamens de sûreté décennaux des réacteurs du parc français.
En Belgique, les réacteurs à eau pressurisée Doel 3 et Tihange 2 ont été arrêtés à la suite de contrôles réalisés sur leurs cuves. Ils font l’objet d’un programme international afin d’améliorer encore le suivi de ces composants essentiel. L’IRSN y participe.
La question de la résistance mécanique des cuves de réacteurs et de leur capacité à bien vieillir est revenue sur le devant de la scène avec le nouvel arrêt, en Belgique, des réacteurs nucléaires Doel 3 et Tihange 2, décidé en mars 2014 pour une durée indéterminée.
Les résultats de l’un des examens portant sur la ténacité de l’acier – sa capacité à résister à la propagation d’une fissure – n’ont pas été conformes aux attentes des experts. Aussi, l’autorité belge de sûreté, l’Agence fédérale de contrôle nucléaire (AFCN), a demandé, par précaution, un nouvel arrêt des réacteurs.
« Ces réacteurs ont déjà été arrêtés de juin 2012 à juin 2013 après la découverte de microfissures en très grand nombre dans leurs cuves », rappelle Bernard Monnot, spécialiste de ce composant à l’IRSN. « Des examens par ultrasons, tels que ceux pratiqués en France, avaient révélé des défauts très probablement présents depuis leur construction dans les années 1970 mais jamais détectés jusque-là, faute de contrôle adéquat. »
Une trentaine de « défauts de fabrication » en France
« En dépit du soin extrême apporté à la conception, une trentaine de ‘défauts de fabrication’ ont été identifiés à ce jour dans l’ensemble du parc français », constate Bernard Monnot. « Ces imperfections, d’une nature différente de celles identifiées en Belgique, concernent huit cuves construites avant 1979. Elles résultent du procédé de soudage du revêtement des cuves, qui a été modifié depuis. » Il s’agit de microfissures de faibles dimensions sur une paroi épaisse de plus de 200 mm.
Aucune évolution n’a été observée, mais les défauts sont surveillés par l’IRSN et par l'exploitant. L’exploitant EDF a pris les dispositions nécessaires pour justifier, en toute situation, la tenue en service de chaque cuve jusqu’à 40 ans – y compris celle de Tricastin 1, où le plus grand nombre d’imperfections a été relevé.
C’est entre 1978 et 1988 que les 34 réacteurs de 900 MWe – les plus anciens du parc électronucléaire français – ont été mis en service. Leur âge moyen est de 31 ans, contre 25 ans pour les 20 réacteurs du palier 1 300 MWe, et 15 ans pour les quatre réacteurs de 1 450 MWe. Or, la poursuite de l’exploitation des 34 réacteurs de 900 MWe au-delà de 40 ans n’est pas acquise à ce jour.
« L’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) se prononcera en 2018 sur leur capacité à fonctionner avec un haut niveau de sûreté dix années supplémentaires », rappelle Thierry Payen, spécialiste en mécanique des structures à l’IRSN. « Cet avis général devra être confirmé réacteur par réacteur, à l’issue de leur quatrième visite décennale. »
Ce processus s’effectue sous le contrôle de l’ASN. Pour sa part, l’IRSN expertise, en amont, la démonstration de sûreté présentée par l’exploitant, afin de permettre la prise de décision. « Tous les Dossiers d’aptitude à la poursuite de l’exploitation (DAPE) des réacteurs et de leurs composants sensibles sont analysés sous l’angle de la maîtrise du vieillissement », précise Thierry Payen.
Cuve : prendre en compte l’irradiation des aciers
Pour la cuve du réacteur, le principal mécanisme de vieillissement a été identifié dès la conception : le bombardement de neutrons issus du cœur fragilise l’acier dont elle est composée. Ainsi, la gestion du combustible a évolué afin de réduire le flux neutronique subi par la cuve.
Des « éprouvettes » - à savoir des pièces d’essai destinées à tester le matériau de la cuve pour caractériser son comportement mécanique - sont placées près du cœur lors de la construction. Elles permettent à chaque visite décennale de suivre l’évolution de l’acier irradié pour s’assurer de la résistance de ce composant. D’autres méthodes d’examens non destructifs viennent compléter l’épreuve hydraulique décennale qui vérifie l’intégrité et l’étanchéité du circuit primaire, dont fait partie la cuve.
« Les recherches se poursuivent pour mieux prédire les conséquences à long terme de l’irradiation des aciers. Les travaux de l’IRSN, portant par exemple sur l’évaluation des effets dits de préchargement à chaud, ont déjà permis de préciser dans quelles conditions ces impacts pouvaient être pris en compte dans la démonstration de sûreté de ce composant », confirme Bernard Chaumont.
Enceinte : une triple surveillance des ouvrages béton
Le vieillissement des enceintes de confinement est surveillé grâce à des capteurs intégrés aux parois, à des contrôles périodiques et à une épreuve décennale. Celle-ci soumet la structure à une pression très supérieure à celle rencontrée dans le réacteur en exploitation. La constitution des DAPE a permis de rassembler l’état de l’art sur le vieillissement, nécessaire à la démonstration de sûreté jusqu’à 40 ans.
Les recherches portent sur les déformations à long terme des ouvrages de béton précontraint et sur les dégradations physico-chimiques du béton, dont on souhaite mieux cerner les conditions d’évolution. Elles viennent approfondir les données du retour d’expérience des centrales en exploitation, afin de nourrir l’expertise. L’IRSN partage celle-ci, via notamment les échanges au sein des Commissions locales d’information (CLI) ou ses publications.
« Les industriels parlent des réacteurs comme de bons vins qui se bonifieraient en prenant de l’âge », déclare Sébastien Blavier, chargé des questions nucléaires à Greenpeace France. « Ils deviendraient de plus en plus sûrs avec l’expérience et les améliorations apportées au fil du temps. Ce discours dénie la réalité : à savoir que le vieillissement est inexorable. »
De fait, la question de l’âge se pose, avec ses certitudes et ses incertitudes. « C’est un processus continu », conclut Thierry Payen. « Si demain une centrale franchit 40 ans, ce ne sera pas un ‘saut dans le vide’. Pour autant, il faut une vision claire et transparente de ce qui se passera dans les années suivantes. L’IRSN a cette mission prospective, pour en faire bénéficier la sûreté mais aussi le débat public. »
La durabilité du béton fortement dépendante de la qualité du béton... - Le blog de habitat-durable
La durabilité du béton fortement dépendante de la qualité du béton... Il est fréquent d'apercevoir la mauvaise durabilité des structures en béton due aux multiples facteurs d'influence qui ...