De nouvelles données expérimentales et une procédure d’évaluation de la fatigue pour les centrales nucléaires
La sûreté des centrales nucléaires repose sur la gestion rigoureuse des composants en service et la conception innovante de nouveaux composants. C’est pourquoi l’on utilise des procédures de fatigue assistée par l’environnement pour démontrer la sûreté des centrales nucléaires lors d’une exploitation à long terme. Les cuves et la tuyauterie en acier inoxydable utilisées dans les réacteurs à eau pressurisée(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (REP) ne sont pas exposées à un environnement particulièrement corrosif. Il est pourtant nécessaire de démontrer leur résistance aux défaillances provoquées par la fatigue assistée par l’environnement. Il règne un certain degré d’incertitude dans les procédures actuelles de fatigue assistée par l’environnement en raison des lacunes dans les données disponibles. Le projet INCEFA-PLUS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, a ciblé ces lacunes dans les connaissances, afin que les procédures de fatigue assistée par l’environnement puissent gérer le comportement dans des conditions plus proches du fonctionnement normal d’une centrale nucléaire qu’il n’est actuellement possible. Les membres du consortium ont fourni des données expérimentales et des lignes directrices actualisées qui permettront d’évaluer les dommages dus à la fatigue assistée par l’environnement, afin d’assurer une exploitation à long terme sûre et le développement de nouvelles centrales nucléaires européennes sûres et efficaces. «Ces avancées en matière d’évaluation de la fatigue amélioreront la fiabilité des prévisions de la résistance à la fatigue», déclare Kevin Mottershead, coordinateur du projet.
Une approche normalisée
Les lignes directrices actuelles utilisées pour déterminer la fatigue assistée par l’environnement dans le monde sont publiées dans le rapport NUREG/CR-6909(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) de la Commission de réglementation nucléaire des États-Unis. En Europe, différents programmes nationaux visent à élaborer leurs propres propositions, ce qui permettra d’atteindre une efficacité opérationnelle accrue tout en ayant une assurance de sécurité au moins comparable. INCEFA-PLUS a rassemblé ces programmes, afin de renforcer l’assurance de sécurité grâce à une évaluation de la durée de vie plus fiable. Dans le cadre du projet INCEFA-PLUS, 16 organisations de toute l’Europe ont testé les alliages en acier inoxydable austénitique(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) utilisés dans les centrales nucléaires, afin de déterminer les effets de la contrainte moyenne, du temps de maintien et de la rugosité des matériaux sur la résistance à la fatigue. La structure cristalline de l’acier austénitique, un alliage composé de fer, de carbone, de chrome, de nickel et d’autres alliages mineurs, empêche le durcissement de l’acier sous l’effet de la chaleur. Les données expérimentales relatives à l’acier inoxydable austénitique ont été recueillies pour les environnements air et REP et normalisées dans une base de données en ligne sur la fatigue. Un format de données normalisé a été développé pour faciliter l’échange de données sur la fatigue et s’assurer qu’elles sont obtenues de manière systématique et dans le respect des normes de qualité communes. Ce format formera le socle d’une base de données internationale sur la fatigue fiable et de très haute qualité, émanant essentiellement du Japon et des États-Unis, qui rassemblera toutes les données historiques à l’appui du rapport NUREG/CR-6909.
Collaboration internationale
INCEFA-PLUS a également amélioré la comparabilité des données issues des programmes de l’UE grâce aux tests réalisés par les laboratoires partenaires sur un matériau commun dans des conditions communes. La réduction du degré d’incertitude de l’évaluation permettra d’assurer plus facilement la sûreté des centrales nucléaires. Le protocole d’essai pourrait également constituer la base d’une future norme ISO relative aux tests de fatigue dans des environnements aquatiques caractérisés par des températures élevées. «Les progrès escomptés dans l’évaluation de la fatigue vont, en ce qui concerne le matériau étudié dans le cadre d’INCEFA-PLUS, renforcer la capacité de résistance à la fatigue au-delà des niveaux actuels», explique Kevin Mottershead. «Ils contribueront à améliorer la fiabilité des prévisions de résistance à la fatigue.» Le projet sera suivi par l’initiative INCEFA-SCALE, qui promet d’approfondir les meilleures pratiques et les résultats d’INCEFA-PLUS en vue d’apporter une compréhension mécaniste de la fatigue assistée par l’environnement. Ces informations pourront servir à appliquer les résultats de laboratoire de manière plus fiable à l’échelle des composants, ce qui renforcera davantage les capacités d’évaluation des centrales. «Le vif intérêt suscité à l’échelle internationale donnera lieu à une étroite collaboration avec des initiatives en Extrême-Orient et aux États-Unis», conclut Kevin Mottershead.
