Historique des opérations de maintenance de grande ampleur réalisées par EDF sur les générateurs de vapeur de ses centrales nucléaires
Les Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur sont des équipements particulièrement importants tant du point de vue du fonctionnement de l’installation que de la sûreté de celle-ci. Leur défaillance peut en effet avoir des conséquences en termes de rejet dans l’environnement. Ils font ainsi l’objet de programmes de maintenance spécifiques exigés par la réglementation française. Depuis 2004, les contrôles réalisés sur les Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur, tant au cours des arrêts pour maintenance et rechargement qu’à la suite d’événements fortuits, ont permis d’observer de nouvelles dégradations. Certaines de ces dégradations, importantes et non anticipées, ont nécessité la mise en place par EDF de dispositions de maintenance de grande ampleur sur de nombreux réacteurs du parc électronucléaire français, dont la réalisation peut se poursuivre sur plusieurs années.
Figure 1 & 2 : composition et fonctionnement d'un I. Fonctionnement et surveillance des Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur
I.1. Le rôle des générateurs de vapeur
Les Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur (Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV) sont des échangeurs de chaleur qui utilisent l’énergie du Le circuit primaire est un circuit fermé, contenant de l’eau sous pression. Cette eau s'échauffe dans la cuve du réacteur au contact des éléments combustibles. Dans les générateurs de vapeur, elle cède la chaleur acquise à l'eau du circuit secondaire pour produire la vapeur destinée à entrainer le groupe turboalternateur. L'eau du circuit primaire est mise en mouvement par trois pompes dites "pompes primaires". Plusieurs circuits hydrauliques annexes sont branchés sur le circuit primaire principal ; ces circuits sont munis de vannes manœuvrables à partir de la salle de commande. Un programme d'essais périodiques est destiné à s'assurer du bon fonctionnement de ces vannes. Le circuit primaire permet de refroidir le combustible contenu dans la cuve du réacteur en cédant sa chaleur par l’intermédiaire des générateurs de vapeur lorsqu’il produit de l’électricité ou par l’intermédiaire du circuit de refroidissement à l’arrêt lorsqu’il est en cours de redémarrage après rechargement en combustible. La température du circuit primaire principal est encadrée par des limites afin de garantir le maintien dans un état sûr des installations en cas d’accident.circuit primaire pour transformer l’eau du Circuit fermé dans lequel la vapeur produite dans le générateur de vapeur est conduite à la turbine, qui transforme son énergie en énergie mécanique. Il comprend : la partie secondaire des générateurs de vapeur, la turbine, le condenseur, les systèmes d'extraction et de réchauffage de l'eau condensée jusqu'au retour au générateur de vapeur, ainsi que les tuyauteries associées.circuit secondaire en vapeur qui alimentera la turbine. Leur surface d’échange est constituée d’un faisceau tubulaire, composé de 3500 à 5600 tubes, selon le modèle, dans lesquels circule l’eau primaire portée à haute température et haute pression (155bars). L’eau du Le circuit primaire est un circuit fermé, contenant de l’eau sous pression. Cette eau s'échauffe dans la cuve du réacteur au contact des éléments combustibles. Dans les générateurs de vapeur, elle cède la chaleur acquise à l'eau du circuit secondaire pour produire la vapeur destinée à entrainer le groupe turboalternateur. L'eau du circuit primaire est mise en mouvement par trois pompes dites "pompes primaires". Plusieurs circuits hydrauliques annexes sont branchés sur le circuit primaire principal ; ces circuits sont munis de vannes manœuvrables à partir de la salle de commande. Un programme d'essais périodiques est destiné à s'assurer du bon fonctionnement de ces vannes. Le circuit primaire permet de refroidir le combustible contenu dans la cuve du réacteur en cédant sa chaleur par l’intermédiaire des générateurs de vapeur lorsqu’il produit de l’électricité ou par l’intermédiaire du circuit de refroidissement à l’arrêt lorsqu’il est en cours de redémarrage après rechargement en combustible. La température du circuit primaire principal est encadrée par des limites afin de garantir le maintien dans un état sûr des installations en cas d’accident.circuit primaire entre dans le Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV par la boîte à eau (voir fig.1 et 2) à environ 320°C, circule dans les tubes où elle cède sa chaleur au fluide secondaire et ressort de l’autre côté de la boîte à eau à environ 280°C. L’énergie ainsi cédée permet de transformer l’eau liquide, provenant des tores d’alimentation et s’écoulant par gravité vers le bas, en vapeur qui s’échappe vers la turbine par la partie supérieure de l’équipement.
Les tubes jouent un rôle primordial puisqu’ils constituent une surface d’échange importante, de l’ordre de la surface d’un terrain de football, et assurent le Dispositif de protection qui consiste à contenir les produits radioactifs à l'intérieur d'un périmètre déterminé fermé (voir Enceinte de confinement).confinement de l’eau du Le circuit primaire est un circuit fermé, contenant de l’eau sous pression. Cette eau s'échauffe dans la cuve du réacteur au contact des éléments combustibles. Dans les générateurs de vapeur, elle cède la chaleur acquise à l'eau du circuit secondaire pour produire la vapeur destinée à entrainer le groupe turboalternateur. L'eau du circuit primaire est mise en mouvement par trois pompes dites "pompes primaires". Plusieurs circuits hydrauliques annexes sont branchés sur le circuit primaire principal ; ces circuits sont munis de vannes manœuvrables à partir de la salle de commande. Un programme d'essais périodiques est destiné à s'assurer du bon fonctionnement de ces vannes. Le circuit primaire permet de refroidir le combustible contenu dans la cuve du réacteur en cédant sa chaleur par l’intermédiaire des générateurs de vapeur lorsqu’il produit de l’électricité ou par l’intermédiaire du circuit de refroidissement à l’arrêt lorsqu’il est en cours de redémarrage après rechargement en combustible. La température du circuit primaire principal est encadrée par des limites afin de garantir le maintien dans un état sûr des installations en cas d’accident.circuit primaire. Ils permettent ainsi un échange de chaleur en évitant tout contact entre le fluide primaire, qui transite par le cœur du réacteur, et le fluide secondaire.
I.2. L’importance des générateurs de vapeur pour la sûreté du réacteur
L’intégrité du faisceau tubulaire des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV est un enjeu important pour la sûreté. Une dégradation de celui-ci peut en effet générer une fuite du Le circuit primaire est un circuit fermé, contenant de l’eau sous pression. Cette eau s'échauffe dans la cuve du réacteur au contact des éléments combustibles. Dans les générateurs de vapeur, elle cède la chaleur acquise à l'eau du circuit secondaire pour produire la vapeur destinée à entrainer le groupe turboalternateur. L'eau du circuit primaire est mise en mouvement par trois pompes dites "pompes primaires". Plusieurs circuits hydrauliques annexes sont branchés sur le circuit primaire principal ; ces circuits sont munis de vannes manœuvrables à partir de la salle de commande. Un programme d'essais périodiques est destiné à s'assurer du bon fonctionnement de ces vannes. Le circuit primaire permet de refroidir le combustible contenu dans la cuve du réacteur en cédant sa chaleur par l’intermédiaire des générateurs de vapeur lorsqu’il produit de l’électricité ou par l’intermédiaire du circuit de refroidissement à l’arrêt lorsqu’il est en cours de redémarrage après rechargement en combustible. La température du circuit primaire principal est encadrée par des limites afin de garantir le maintien dans un état sûr des installations en cas d’accident.circuit primaire, dont l’eau est potentiellement radioactive, vers le Circuit fermé dans lequel la vapeur produite dans le générateur de vapeur est conduite à la turbine, qui transforme son énergie en énergie mécanique. Il comprend : la partie secondaire des générateurs de vapeur, la turbine, le condenseur, les systèmes d'extraction et de réchauffage de l'eau condensée jusqu'au retour au générateur de vapeur, ainsi que les tuyauteries associées.circuit secondaire. Pour assurer le Dispositif de protection qui consiste à contenir les produits radioactifs à l'intérieur d'un périmètre déterminé fermé (voir Enceinte de confinement).confinement de l’eau primaire, le Le circuit primaire est un circuit fermé, contenant de l’eau sous pression. Cette eau s'échauffe dans la cuve du réacteur au contact des éléments combustibles. Dans les générateurs de vapeur, elle cède la chaleur acquise à l'eau du circuit secondaire pour produire la vapeur destinée à entrainer le groupe turboalternateur. L'eau du circuit primaire est mise en mouvement par trois pompes dites "pompes primaires". Plusieurs circuits hydrauliques annexes sont branchés sur le circuit primaire principal ; ces circuits sont munis de vannes manœuvrables à partir de la salle de commande. Un programme d'essais périodiques est destiné à s'assurer du bon fonctionnement de ces vannes. Le circuit primaire permet de refroidir le combustible contenu dans la cuve du réacteur en cédant sa chaleur par l’intermédiaire des générateurs de vapeur lorsqu’il produit de l’électricité ou par l’intermédiaire du circuit de refroidissement à l’arrêt lorsqu’il est en cours de redémarrage après rechargement en combustible. La température du circuit primaire principal est encadrée par des limites afin de garantir le maintien dans un état sûr des installations en cas d’accident.circuit primaire principal est situé dans le bâtiment réacteur dont l’étanchéité limite les rejets en cas d’accident. Le Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et à pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l'eau du circuit primaire et l'eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.générateur de vapeur, situé également dans ce bâtiment, constitue quant à lui la frontière entre les circuits primaires et secondaires. Ainsi, la rupture d’un des tubes du faisceau pourrait conduire à ce qu’une partie de l’eau primaire soit déversée dans le Circuit fermé dans lequel la vapeur produite dans le générateur de vapeur est conduite à la turbine, qui transforme son énergie en énergie mécanique. Il comprend : la partie secondaire des générateurs de vapeur, la turbine, le condenseur, les systèmes d'extraction et de réchauffage de l'eau condensée jusqu'au retour au générateur de vapeur, ainsi que les tuyauteries associées.circuit secondaire et sorte du bâtiment réacteur, sans être retenue par l’enceinte de Dispositif de protection qui consiste à contenir les produits radioactifs à l'intérieur d'un périmètre déterminé fermé (voir Enceinte de confinement).confinement en béton. Il existe des procédures visant à éviter un tel rejet d’eau, mais la prévention de la ruptures des tubes de Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV fait partie de la démarche de Le concept de défense en profondeur est mis en œuvre pour compenser les défaillances potentielles humaines et techniques. Ce concept se fonde sur plusieurs niveaux de protection centrés sur l'introduction de barrières successives empêchant la dispersion de substances radioactives dans l'environnement.défense en profondeur. Les tubes de Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV sont donc soumis à une surveillance particulière.
I.3. La maintenance des générateurs de vapeur
Les Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV font l’objet d’un programme spécifique de surveillance en exploitation, établi par EDF et révisé périodiquement afin de prendre en compte l’évolution des connaissances. Ce programme est exigé par la réglementation française (arrêté du 10 novembre 1999 relatif à la surveillance de l’exploitation du Le circuit primaire est un circuit fermé, contenant de l’eau sous pression. Cette eau s'échauffe dans la cuve du réacteur au contact des éléments combustibles. Dans les générateurs de vapeur, elle cède la chaleur acquise à l'eau du circuit secondaire pour produire la vapeur destinée à entrainer le groupe turboalternateur. L'eau du circuit primaire est mise en mouvement par trois pompes dites "pompes primaires". Plusieurs circuits hydrauliques annexes sont branchés sur le circuit primaire principal ; ces circuits sont munis de vannes manœuvrables à partir de la salle de commande. Un programme d'essais périodiques est destiné à s'assurer du bon fonctionnement de ces vannes. Le circuit primaire permet de refroidir le combustible contenu dans la cuve du réacteur en cédant sa chaleur par l’intermédiaire des générateurs de vapeur lorsqu’il produit de l’électricité ou par l’intermédiaire du circuit de refroidissement à l’arrêt lorsqu’il est en cours de redémarrage après rechargement en combustible. La température du circuit primaire principal est encadrée par des limites afin de garantir le maintien dans un état sûr des installations en cas d’accident.circuit primaire principal et des circuits secondaires principaux des réacteurs à eau sous pression) et définit notamment les contrôles à l’issue desquels les tubes présentant des dégradations importantes doivent être bouchés pour être mis hors service. Il est soumis à l’ASN qui peut demander à EDF de le compléter.
Depuis le début des années 1990, EDF mène par ailleurs un programme de remplacement des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV, en priorisant ceux dont les tubes sont les plus dégradés. Ce programme se poursuit au rythme moyen d’un réacteur chaque année.
II. Description des nouveaux types de dégradation observés et de leur procédé de traitement
Des dégradations des tubes de Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur peuvent être détectées lors des contrôles prévus par les programmes de surveillance et réalisés périodiquement ou lors d’événements fortuits. Au cours des dernières années, et plus particulièrement depuis 2006, plusieurs des défauts mis en évidence ont présenté un caractère de nouveauté et l’ASN a demandé à EDF de comprendre l'origine de ces phénomènes et de définir des stratégies de traitement.
Pour assurer l’intégrité du faisceau tubulaire des Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur, des mesures correctives de grande ampleur ont été mises en place qui concernaient par exemple le bouchage de tubes que l’ASN a jugé susceptibles d’être dégradés par des fissures de fatigue, le nettoyage chimique des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV destiné à redonner à l’équipement un état de propreté satisfaisant, ou la mise en place de nouveaux moyens de contrôle destinés à mieux détecter les différents types de défaut pouvant apparaître sur les Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV.
Ces mesures correctives ont par ailleurs fait l’objet d’améliorations après leurs premières mises en place, EDF devant en démonter la maîtrise et s’assurer en permanence de leur absence d’impact sur la sûreté des réacteurs. L’ASN est donc vigilante à ce que le retour d’expérience de leur utilisation successive soit pris en compte.
* * *
II.1 Le phénomène de colmatage des générateurs de vapeur
La mise en évidence du phénomène
Le phénomène de colmatage a été mis en évidence à la suite de l’événement, classé au niveau 1 sur l’échelle International Nuclear Event Scale (échelle internationale de gravité des incidents ou accidents nucléaires)INES, survenu en février 2006 sur le réacteur 4 de Cruas-Meysse. Une fissure s’est développée sur un tube d’un Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV en quelques mois, jusqu’à provoquer une fuite. Entre 2004 et 2006, trois fissures de fatigue ont été observées sur des tubes de Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV. Ces fissures, dont l’évolution peut être rapide, ont conduit à trois fuites entre les circuits primaire et secondaire, entraînant l’arrêt des réacteurs concernés.
Après des investigations destinées à en déterminer l’origine, les trois défauts ont été attribués à des vibrations des tubes générant des fissures de fatigue. Les vibrations des tubes ont été causées par des perturbations de l’écoulement de l’eau côté secondaire du Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV. En effet, le colmatage des passages destinés à la circulation de l’eau à travers les plaques entretoises a modifié la circulation de l’eau.
L’impact pour la sûreté du colmatage
Ce phénomène consiste en une obturation progressive, par des dépôts d’oxydes, des passages aménagés entre les tubes et les plaques entretoises (voir fig. 3) pour la circulation de l’eau. Le colmatage a plusieurs conséquences pour la sûreté :
– il constitue un paramètre déterminant dans l’apparition de vibrations excessives des tubes dans certaines zones des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV. Ces vibrations peuvent conduire au développement rapide de fissures, comme cela s’est produit sur le réacteur 4 de Cruas-Meysse en 2006. Des études ont permis de déterminer les tubes sensibles à ce phénomène et EDF a ainsi bouché préventivement une zone de cinquante-huit tubes dans l’ensemble des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV potentiellement concernés par le phénomène ;
– il peut induire des efforts mécaniques importants sur les structures internes des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV, notamment dans certaines situations d’incident ou d’accident ;
– il entraîne une diminution du taux de circulation de l’eau dans les Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV et donc, pour un même niveau d’eau mesuré, une réduction de la quantité d’eau disponible à l’intérieur de l’équipement.
Figure 3 : colmatage des plaques entretoises
Les moyens de contrôle disponibles
Depuis cet événement et à la demande de l’ASN, qui considérait que ce phénomène était susceptible de concerner d’autres réacteurs, EDF a développé et réalisé des contrôles sur plusieurs Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV des réacteurs de 900 MWe lors de leur arrêt pour maintenance et rechargement en combustible. Des taux de colmatage importants ont été observés sur plusieurs réacteurs, pouvant atteindre 80 % de la surface des espaces aménagés pour laisser passer l’eau en certains endroits, et EDF estime que sans action corrective ce phénomène peut progresser de 5% par an. Le colmatage étant susceptible d’affecter également les réacteurs de 1300 MWe, l’ASN a demandé à EDF d’étendre les contrôles aux Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV de ces installations.
EDF dispose depuis 2008 de moyens d’investigation permettant d’évaluer plus précisément le taux de colmatage de ses Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV. Ces équipements sont donc contrôlés au cours des arrêts pour rechargement sur l’ensemble des réacteurs potentiellement affectés par ce phénomène. Si l’état d’un réacteur ne permet pas une exploitation en toute sûreté, EDF doit alors le traiter, en procédant par exemple à son nettoyage chimique.
Le nettoyage chimique des Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur : un procédé de traitement efficace mais à surveiller
Pour éliminer les dépôts d’oxydes métalliques contribuant au colmatage des Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur, EDF a procédé au nettoyage chimique des réacteurs identifiés comme étant les plus colmatés. Les procédés chimiques utilisés pour réaliser ce nettoyage nécessitent d’implanter à proximité des réacteurs des moyens techniques importants en particulier pour la préparation et la mise en œuvre des solutions chimiques utilisées et de procéder à des adaptations sur les générateurs proprement dits pour connecter les tuyauteries nécessaires.
Un premier procédé consistant à injecter dans la partie secondaire du Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et à pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l'eau du circuit primaire et l'eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.générateur de vapeur une solution chimique à haute température (160°C) a été utilisé pour la première fois en 2007 sur le réacteur n° 4 de Cruas-Meysse. Ce procédé s’est révélé efficace puisqu’il a réduit le niveau de colmatage jusqu’à une valeur d’environ 15% mais il a conduit à une corrosion de certains matériaux constitutifs du Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV qui, sans nuire à l’intégrité de l’équipement, s’est révélée plus importante que prévue. Le pilotage de ce procédé a donc été amélioré au fur à mesure des mises en œuvre suivantes afin de limiter le niveau de corrosion.
En raison de ces difficultés, EDF s’est orienté vers une deuxième méthode opérant à une température inférieure à 100°C et qui a été utilisée en 2008 sur les réacteurs n°2 et 3 de Cruas-Meysse et le réacteur n°1 de Belleville. L’utilisation de ce procédé, qui intervient lorsque le cœur du réacteur est déchargé, présente un pilotage plus aisé et a permis de rester à des niveaux de corrosion six à huit fois plus faibles tout en minimisant le rejet d’Les effluents gazeux émis dans une installation nucléaire de base sont collectés puis traités. Ils sont, le cas échéant également stockés dans des réservoirs, afin de laisser décroître leur radioactivité qui est mesurée périodiquement. Le contenu de ces réservoirs est ensuite relâché dans l'atmosphère par une cheminée. Les capteurs situés dans cette cheminée mesurent !a radioactivité effectivement rejetée dans l'environnement.effluents gazeux.
EDF a donc poursuivi son programme de nettoyage curatif sur la base de ce procédé sur trois réacteurs en 2009. Trois autres subiront ce traitement en 2010 et 2011. EDF envisage également de passer progressivement et à partir de 2010 d’une stratégie de maintenance curative à une stratégie de maintenance préventive en utilisant des procédés de nettoyage moins agressifs à des fréquences plus élevées.
La poursuite des investigations relatives à ce phénomène
EDF a complété ses études pour ce qui concerne l’impact du phénomène de colmatage sur la sûreté des réacteurs de 900 MWe et de 1300 MWe. L’ASN évalue avec son appui technique l’Institut de Radioprotection et de Sûreté NucléaireIRSN les justifications apportées par EDF concernant la compréhension du phénomène de colmatage et la sûreté du fonctionnement de l’ensemble des réacteurs à long terme.
Malgré leur efficacité certaine, l’ASN considère que ces procédés de nettoyage ne sont pas sans impact, que ce soit pour les structures internes des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV, particulièrement en ce qui concerne le lessivage à haute température, ou pour le faisceau tubulaire. Des dépôts sur les tubes dont l’origine n’est pas aisément identifiable peuvent également être observés lors des contrôles du faisceau tubulaire, à l’issue du nettoyage ou après un cycle de fonctionnement. Plusieurs tubes ont été extraits pour expertises sur les réacteurs numéro 4 de Cruas en 2007 et 2 de Chinon en 2008 afin de caractériser ces dépôts.
Des investigations sont encore en cours sur ce sujet et EDF établit une stratégie de traitement pérenne de cette problématique. Par ailleurs, l’ASN a demandé à EDF de proposer des solutions pour limiter l’apparition et le développement des dépôts d’oxydes.
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II.2 Le risque de fissuration par fatigue des tubes en anomalie de supportage
Le 18 février 2008, une fuite du Le circuit primaire est un circuit fermé, contenant de l’eau sous pression. Cette eau s'échauffe dans la cuve du réacteur au contact des éléments combustibles. Dans les générateurs de vapeur, elle cède la chaleur acquise à l'eau du circuit secondaire pour produire la vapeur destinée à entrainer le groupe turboalternateur. L'eau du circuit primaire est mise en mouvement par trois pompes dites "pompes primaires". Plusieurs circuits hydrauliques annexes sont branchés sur le circuit primaire principal ; ces circuits sont munis de vannes manœuvrables à partir de la salle de commande. Un programme d'essais périodiques est destiné à s'assurer du bon fonctionnement de ces vannes. Le circuit primaire permet de refroidir le combustible contenu dans la cuve du réacteur en cédant sa chaleur par l’intermédiaire des générateurs de vapeur lorsqu’il produit de l’électricité ou par l’intermédiaire du circuit de refroidissement à l’arrêt lorsqu’il est en cours de redémarrage après rechargement en combustible. La température du circuit primaire principal est encadrée par des limites afin de garantir le maintien dans un état sûr des installations en cas d’accident.circuit primaire vers le Circuit fermé dans lequel la vapeur produite dans le générateur de vapeur est conduite à la turbine, qui transforme son énergie en énergie mécanique. Il comprend : la partie secondaire des générateurs de vapeur, la turbine, le condenseur, les systèmes d'extraction et de réchauffage de l'eau condensée jusqu'au retour au générateur de vapeur, ainsi que les tuyauteries associées.circuit secondaire a été détectée sur le réacteur numéro 2 de la Ensemble d'unités de production d'énergie électrique qui utilisent la chaleur dégagée par la fission de l'atome dans un réacteur. Son principe de fonctionnement est identique à celui des centrales thermiques classiques. Seul le combustible utilisé et la technologie mise en œuvre sont spécifiques. Il existe différents types de centrales thermiques nucléaires en France. A uranium naturel/graphite gaz (déclassées), à eau ordinaire (ou légère), à eau lourde (déclassée), à neutrons rapides. Les centrales à eau ordinaire sont les plus répandues dans le monde, en particulier celles qui utilisent la filière à eau pressurisée (en abrégé REP : réacteur à eau pressurisée ou PWR : pressurized water reactor).centrale nucléaire de Fessenheim. Cette fuite a pour origine la fissuration d’un tube en « anomalie de supportage ». Cet événement a été classé au niveau 0 sur l’échelle International Nuclear Event Scale (échelle internationale de gravité des incidents ou accidents nucléaires)INES.
L’anomalie de supportage de certains tubes
Lors du fonctionnement des réacteurs, les faisceaux tubulaires des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV sont soumis à des vibrations. Ces vibrations peuvent générer une fissuration par fatigue, dont l’évolution est rapide. Afin de limiter l’amplitude de ces vibrations et prévenir ce type de dégradation, certains tubes sont maintenus dans leur partie supérieure par des barres anti-vibratoires (voir fig. 4). Au cours de la fabrication des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV, certaines de ces barres ont été mal positionnées, entraînant un défaut de maintien des tubes. Ces tubes sont appelés « tubes en anomalie de supportage ».
Figure 4 : Position des barres anti-vibratoires dans un Une stratégie de traitement mise en place au début des années 1990
Deux ruptures de tubes de Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV, ayant pour origine une fissuration par La fatigue vibratoire des tubes des générateurs de vapeur pouvant entrainer leur fissure et par conséquent une fuite entre le circuit primaire et le circuit secondaire, EDF a élaboré, à la demande de l’ASN, une stratégie de traitement fondée sur le bouchage préventif de certains tubes.fatigue vibratoire de « tubes en anomalie de supportage », se sont produites à North Anna (USA) en 1987 et à Mihama (Japon) en 1991. Au début des années 1990 et à la suite de ces deux événements, l’ASN avait demandé à EDF de définir un critère de sensibilité aux vibrations des tubes en anomalie de supportage. Les tubes définis comme les plus sensibles suivant ce critère avaient alors été bouchés. Cette démarche a été également mise en œuvre au niveau international par d’autres exploitants de réacteurs nucléaires.
Les mesures demandées par l’ASN
La fissure observée à Fessenheim remettait en cause les études effectuées et dans l'attente d'une explication fiable de l’incident, l’ASN a donc demandé à EDF d'une part de poursuivre les investigations visant à mettre en évidence les causes de la fissuration du tube concerné et d’autre part de boucher de manière préventive l’ensemble des tubes de Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et à pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l'eau du circuit primaire et l'eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.générateur de vapeur en anomalie de supportage du parc électronucléaire français.
EDF a ainsi bouché l’ensemble des tubes concernés sur le modèle de réacteurs de caractéristiques identiques. Un palier désigne également l'ensemble des réacteurs d'un modèle donné.palier 900 MWe, soit près de 2500 tubes. En parallèle, la reprise des études thermo hydrauliques et vibratoires a montré que certains paramètres n’avaient pas été suffisamment affinés et a permis de fournir une explication à la sensibilité du tube fissuré. Ainsi il a été mis en évidence que l’influence de certains paramètres comme le colmatage ou l’encrassement des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV avait été sous estimée, et que la modélisation des Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur de Fessenheim 2 ne correspondait pas totalement à leur géométrie réelle.
Une reprise des études pour statuer sur la stratégie à long terme d’EDF
Concernant les réacteurs de 1300 MWe, les études corrigées ne montrent pas d’augmentation significative des coefficients caractérisant la sensibilité à la La fatigue vibratoire des tubes des générateurs de vapeur pouvant entrainer leur fissure et par conséquent une fuite entre le circuit primaire et le circuit secondaire, EDF a élaboré, à la demande de l’ASN, une stratégie de traitement fondée sur le bouchage préventif de certains tubes.fatigue vibratoire. A titre de précaution, l’ASN a demandé à EDF de procéder, sur ces réacteurs, au bouchage des tubes les plus sensibles, mais a considéré que les autres tubes présentaient des marges suffisantes pour justifier une absence de risque à court terme. En revanche, un complément de justification doit être établi pour permettre le maintien en service à long terme de ces tubes sur le modèle de réacteurs de caractéristiques identiques. Un palier désigne également l'ensemble des réacteurs d'un modèle donné.palier 1300 MWe, qui pourra s’appuyer non seulement sur des études, dont la reprise complète doit être transmise à l’ASN fin 2010, mais aussi sur des contrôles permettant de détecter les facteurs ayant une influence sur le risque vibratoire.
Pour le modèle de réacteurs de caractéristiques identiques. Un palier désigne également l'ensemble des réacteurs d'un modèle donné.palier palier N4, palier de réacteurs à eau sous pression de puissance 1 450 MWe en exploitation par EDF. 4 réacteurs de ce type ont été construits. Ce sont les plus récents en activité.N4, les conditions de circulation du fluide secondaire permettent de conserver les Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV dans un état de propreté offrant à court terme des garanties sur l’absence de facteurs aggravants de type colmatage ou encastrement. Pour ce modèle de réacteurs de caractéristiques identiques. Un palier désigne également l'ensemble des réacteurs d'un modèle donné.palier, comme pour le modèle de réacteurs de caractéristiques identiques. Un palier désigne également l'ensemble des réacteurs d'un modèle donné.palier 1300 MWe, l’ASN attend les conclusions de la reprise des études pour se prononcer sur la stratégie à long terme d’EDF face au phénomène de La fatigue vibratoire des tubes des générateurs de vapeur pouvant entrainer leur fissure et par conséquent une fuite entre le circuit primaire et le circuit secondaire, EDF a élaboré, à la demande de l’ASN, une stratégie de traitement fondée sur le bouchage préventif de certains tubes.fatigue vibratoire des tubes.
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II.3. Tenue des bouchons mis en place sur les tubes de générateur de vapeur
Le bouchage : un procédé indispensable à la maintenance des Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur
Dans le cadre des opérations de maintenance réalisées sur les Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires, EDF procède au bouchage de certains tubes de Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur qui présentent des défauts.
Figure 5 : Bouchons de tube de Les opérations de bouchage consistent à obturer les entrées et sorties des tubes. Elles sont réalisées à l'aide de bouchons fixés sur les parois des tubes par l’intermédiaire de dents (cannelures) qui viennent s’y incruster (voir fig.5). Ces interventions courantes qui bénéficient d'un retour d'expérience satisfaisant en France quant à leur efficacité et à la tenue des bouchons dans le temps, révèlent cependant depuis mai 2008 des anomalies qui nécessitent des études et des garanties complémentaires pour s’assurer à nouveau de la maîtrise de cette opération.
Des anomalies constatées depuis 2008
En effet, en mai 2008, EDF a constaté que quatre bouchons avaient été mal posés sur le réacteur n°2 de Saint-Alban. Un bouchon s’est déplacé d’un bout à l’autre du tube au cours de l’épreuve hydraulique du Le circuit primaire est un circuit fermé, contenant de l’eau sous pression. Cette eau s'échauffe dans la cuve du réacteur au contact des éléments combustibles. Dans les générateurs de vapeur, elle cède la chaleur acquise à l'eau du circuit secondaire pour produire la vapeur destinée à entrainer le groupe turboalternateur. L'eau du circuit primaire est mise en mouvement par trois pompes dites "pompes primaires". Plusieurs circuits hydrauliques annexes sont branchés sur le circuit primaire principal ; ces circuits sont munis de vannes manœuvrables à partir de la salle de commande. Un programme d'essais périodiques est destiné à s'assurer du bon fonctionnement de ces vannes. Le circuit primaire permet de refroidir le combustible contenu dans la cuve du réacteur en cédant sa chaleur par l’intermédiaire des générateurs de vapeur lorsqu’il produit de l’électricité ou par l’intermédiaire du circuit de refroidissement à l’arrêt lorsqu’il est en cours de redémarrage après rechargement en combustible. La température du circuit primaire principal est encadrée par des limites afin de garantir le maintien dans un état sûr des installations en cas d’accident.circuit primaire réalisée au cours de l’arrêt durant lequel le bouchon a été mis en place. En février 2009, sur le réacteur n°3 de Paluel, EDF a de nouveau détecté qu'un bouchon n'était pas en place. Les recherches ont permis de retrouver ce bouchon à l'autre extrémité du tube. Il a donc également migré dans tout le tube sous l'effet de la pression primaire au cours du fonctionnement du réacteur.
Ces anomalies n'ont pas eu de conséquences réelles. Toutefois, une éjection brutale du bouchon, bien que peu probable, pourrait conduire à une rupture du tube concerné, comme cela s'est produit en 1989 sur le réacteur n°1 de la Ensemble d'unités de production d'énergie électrique qui utilisent la chaleur dégagée par la fission de l'atome dans un réacteur. Son principe de fonctionnement est identique à celui des centrales thermiques classiques. Seul le combustible utilisé et la technologie mise en œuvre sont spécifiques. Il existe différents types de centrales thermiques nucléaires en France. A uranium naturel/graphite gaz (déclassées), à eau ordinaire (ou légère), à eau lourde (déclassée), à neutrons rapides. Les centrales à eau ordinaire sont les plus répandues dans le monde, en particulier celles qui utilisent la filière à eau pressurisée (en abrégé REP : réacteur à eau pressurisée ou PWR : pressurized water reactor).centrale nucléaire de North Anna (États-Unis).
Des actions pour s’assurer de la bonne pose des bouchons
A la demande de l'ASN, EDF a engagé, depuis juillet 2008, un programme de vérification de la présence des bouchons sur l’ensemble des Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur du parc. Ce programme de vérification a par ailleurs mis en évidence une dégradation importante d’un bouchon soudé sur le réacteur n°1 de Flamanville au début du mois d’octobre 2009. La détection de cet événement a conduit à prolonger l'arrêt du réacteur de plusieurs semaines afin d'effectuer les investigations et les réparations nécessaires.
EDF a également déterminé un critère permettant de s’assurer de la bonne pose des bouchons dont l’ensemble des paramètres enregistrés au cours de l’opération de mise en place sont disponibles. Désormais, après chaque intervention de bouchage des tubes, EDF met en œuvre des contrôles renforcés et systématiques afin de garantir la pose correcte des bouchons. Ces données sont transmises à l'ASN qui les examine avant d’autoriser le redémarrage du réacteur.
La poursuite des investigations
Le programme de vérification mis en place par EDF permet de contrôler la présence des bouchons dans les tubes mais il ne garantit pas le bon sertissage des bouchons dont les paramètres de pose ne sont pas disponibles. Il ne permet donc pas d’exclure totalement le risque d'un éventuel déplacement ultérieur.
Afin de pouvoir statuer sur ce risque, l'ASN a demandé à EDF de mener les investigations nécessaires à la compréhension des origines du phénomène, à l'évaluation des risques de déplacement des bouchons et d'établir des critères de contrôle de pose des bouchons permettant de compléter les actions de vérification de la présence de bouchons mises en œuvre. Les résultats de ces investigations ont été transmis à l’ASN en novembre 2009 et sont en cours d’instruction.
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II.4. Les phénomènes de corrosion des tubes de générateur de vapeur au niveau des plaques entretoises
En mai 2009, au cours de l’arrêt du réacteur Bugey 3, un nouveau type de fissure a été détecté sur un tube de Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV lors des contrôles effectués au titre des programmes de surveillance de ces équipements. A la suite de cette découverte, des opérations de contrôle complémentaires ont été effectuées sur le réacteur Bugey 3 mais également sur les autres réacteurs susceptibles d’être touchés par le même phénomène.
La corrosion et les contrôles associés
Les Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur du type de ceux présents sur le réacteur Bugey 3 sont sensibles à un phénomène de corrosion au niveau des plaques entretoises. Ce phénomène, connu depuis des années, affecte les Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV équipés de plaques entretoises à trous circulaires et est lié à la chimie du milieu et favorisé par des températures élevées. Cela concerne 8 réacteurs en France : Bugey 2 et 3, Fessenheim 2, Gravelines 3, Chinon B2 et Blayais 2, 3 et 4.
Les programmes de maintenance mis en place par EDF incluent la recherche de ce type de dégradation. Les tubes des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV du modèle concerné sont contrôlés en intégralité tous les deux arrêts pour rechargement. Lorsque ce contrôle met en avant des dégradations importantes, des contrôles complémentaires sont mis en place et le tube peut être bouché si un critère défini dans le programme de maintenance est dépassé.
Les particularités du phénomène observé
Les contrôles effectués à la suite de la découverte faite à Bugey 3 ont mis en évidence deux types de dégradations présentant un caractère de nouveauté et mal caractéCircuit d'injection de sécurité (REP)risées par les moyens de contrôle disponibles sur le parc en exploitation :
- des fissures circonférentielles en partie droite des tubes à Bugey 3 ;
- des phénomènes de corrosion profonde qui ne sont pas associés à la présence de fissures.
La capacité de détection du procédé de contrôle utilisé est basée sur de nombreuses expertises réalisées sur des tubes extraits sur des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV en exploitation et sur le retour d’expérience de sa mise en œuvre. Les dégradations observées en 2009 sur Fessenheim 2 présentent la particularité de ne pas toujours être accompagnées de fissures ce qui les rend moins bien détectables par les sondes actuellement disponibles.
Les fissures circonférentielles observées sont particulières de par leur localisation, le phénomène n’étant connu et bien maîtrisé qu’en pied de tube.
Les actions mises en œuvre et les demandes de l’ASN
Les réacteurs les plus impactés sont le réacteur n°2 de Fessenheim et le réacteur n°3 du Bugey. EDF a donc caractéCircuit d'injection de sécurité (REP)risé précisément l’état des tubes des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV de ces installations en réalisant :
- sur Fessenheim 2 des expertises sur des tubes extraits et des contrôles supplémentaires
- sur Bugey 3 des contrôles à l’aide de nouveaux moyens de contrôle complétés par des expertises sur des tubes extraits
Ces actions sont encore en cours sur Bugey 3 mais en ce qui concerne Fessenheim 2, elles ont permis de mieux connaître les phénomènes en cause et ont conduit EDF à boucher préventivement plusieurs tubes sur un critère plus sévère que celui initialement prévu dans les programmes de maintenance. Ces opérations de bouchage préventif sur le réacteur n°2 de Fessenheim permettant d’apporter des garanties suffisantes sur l’aptitude au service des Les réacteurs à eau sous pression de 900 MWe comportent trois générateurs de vapeur. Les réacteurs à eau sous pression de 1300 MWe comportent quatre générateurs de vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l'eau du circuit primaire, portée à haute température (320 °C) et pression élevée (155 bars) dans le cœur du réacteur, et l'eau du circuit secondaire, qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Il comporte plusieurs milliers ces tubes en forme de U.générateurs de vapeur au cours du prochain cycle, le réacteur a été autorisé par l’ASN à redémarrer le 13 novembre 2009.
Plusieurs autres Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV ont été identifiés comme potentiellement concernés. Des contrôles réalisés lors des arrêts pour rechargement permettent de s’assurer de l’intégrité des tubes au cours du prochain cycle. Les expertises encore en cours à Bugey permettront de déterminer précisément l’endommagement des tubes des Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV et contribueront à la connaissance du phénomène, y compris sur les autres réacteurs. Tous les Générateur de Vapeur. Un générateur de vapeur est un échangeur thermique entre l’eau du circuit primaire, portée à haute température dans le cœur du réacteur, et l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur et alimente la turbine. Chaque générateur de vapeur contient plusieurs milliers de tubes qui permettent les échanges de chaleur entre l’eau du circuit primaire et l’eau des circuits secondaires pour la production de la vapeur alimentant la turbine.GV susceptibles d’être sensibles à ce phénomène seront remplacés entre 2010 et 2014.
