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Matériaux de structures - Installations nucléaires innovantes

Auteur(s) : Cécile PETESCH, Martine BLAT YRIEIX, Jérôme GARNIER

Relu et validé le 23 juin 2022

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RÉSUMÉ

Le développement de nouveaux concepts de réacteurs (dits de génération IV ou de fusion thermonucléaire contrôlée) est un enjeu majeur des prochaines décennies dans le domaine de l’énergie. Ces nouveaux réacteurs amènent de nouveaux défis et le développement de nouveaux matériaux et technologies associées. Le passage d’une dimension expérimentale à une dimension industrielle de ces concepts peut être accéléré en associant ces développements à une démarche de standardisation. Cela nécessite alors un travail sur les codes de conception et de construction et normes utilisés par l’industrie. Cet article a pour objet de présenter comment ce travail est mené sur les principaux matériaux des installations nucléaires innovantes en France, au travers d’un référentiel industriel, le code RCC-MRx.

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ABSTRACT

Structural Materials. Innovative Nuclear Installations

The development of new reactor concepts (Generation IV or fusion reactors) is a major challenge of the coming decades. These new reactors bring new challenges (environments, loads) and development of new innovative materials and associated technologies. The transition from an experimental to an industrial dimension of these concepts can be accelerated by incorporating these developments into a standardization approach. It requires to work on technical documentations – design and fabrication codes, standards (so called technical references) used by the industry. This article aims to present how this work has been and is being carried out on the main materials used for innovative nuclear installations in France through an industrial standard, RCC-MRx code.

Auteur(s)

Cécile PETESCH : Ingénieur chercheur - Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, Centre de Saclay, France
Martine BLAT YRIEIX : Ingénieur chercheur - EDF R&D, Département Matériaux et Mécanique des Composants, Les Renardières, France
Jérôme GARNIER : Ingénieur chercheur - Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, Centre de Saclay, France

INTRODUCTION

Le développement de nouvelles techniques et de nouvelles technologies repose pour une part importante sur l’aptitude des matériaux à se comporter de façon satisfaisante lors de leur mise en œuvre et en service. Cela est particulièrement vrai pour les industries électronucléaires, en raison du degré très élevé de sécurité, de fiabilité et de longévité recherché.

L’objectif de cet article est de présenter les principaux matériaux utilisés pour les installations nucléaires innovantes qui ont donné lieu à une valorisation au travers d’un référentiel industriel, le code RCC-MRx publié par l’AFCEN. Les installations concernées sont celles aujourd’hui couvertes par le champ d’application du code, à savoir les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na), les réacteurs expérimentaux du type du réacteur Jules Horowitz (RJH) et les installations de fusion. À noter que le RCC-MRx est le pendant d’un autre code, le RCC-M qui est également publié par l’AFCEN, et qui est dédié à la conception des composants mécaniques des réacteurs à eau sous pression.

L’article comprend deux parties :

en premier lieu, une description des principaux matériaux de structure introduits dans le référentiel RCC-MRx au travers du retour d’expérience de la conception et de la construction des réacteurs précédemment cités ;
ensuite, le processus mis en place qui conduit à leur codification.

Au travers de ces trois types d’installations différentes, il apparaît que la démarche mise en œuvre pour aboutir à la codification d’un matériau se doit d’être adaptée, en fonction du retour d’expérience du matériau dans l’environnement visé.

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MOTS-CLÉS

réacteur à neutrons rapides | ITER | RCC-MRx | Réacteur Jules Horowitz

KEYWORDS

fast neutrons reactor | ITER | RCC-MRx | Jules Horowitz Reactor

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bn3731

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Accueil > Ressources documentaires > Matériaux > Matériaux fonctionnels - Matériaux biosourcés > Matériaux à propriétés thermiques et matériaux pour l'énergie > Matériaux de structures - Installations nucléaires innovantes

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - GUIDEZ (J.), PRELE (G.) - * - . – Superphénix. Les acquis techniques et scientifiques (2016).
(2) - CEA - Les réacteurs nucléaires expérimentaux. - Monographie CEA DEN – Édition Le Moniteur (2012).
(3) - TAVASSOLI (F.), DIEGELE (E.), LINDAU (R.), LUZGINOVA (N.) - Current status and recent research achievements in ferritic/martensitic steels. - Journal of Nuclear Materials 455, p. 269-276 (2014).
(4) - AIELLO (G.), AKTAA (J.), CISMONDI (F.), RAMPAL (G.), SALAVY (J.-F.), TAVASSOLI (F.) - * - . – Assessment of design limits and criteria requirements for Eurofer structures in TBM components.
(5) - CHOSSON (R.) - Guide pour l’introduction d’un nouveau matériau dans le RCC-MRx, Exigences et recommandations pour l’obtention des données nécessaires à l’établissement des Ensembles de Caractéristiques pour les matériaux de l’annexe A3 du RCC-MRx. - AFCEN/RX.17.004, Publication Technique de l’AFCEN (2017).
...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

NORMES

Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 1 : Méthode d'essai à température ambiante. - EN ISO 6892-1 - 2019
Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 2 : Méthode d'essai à température élevée. - EN ISO 6892-2 - 2018
Méthode de dérivation des valeurs minimales de la limite conventionnelle d'élasticité des aciers à températures élevées. - EN 10314 - 2016
Aciers et alliages de nickel pour éléments de fixation utilisés à température élevée et/ou basse température. - NF EN 10269 - 2013

ANNEXES

1 Sites Internet

1 Sites Internet

Projet Astrid

http://www.cea.fr/Pages/domaines.recherche/energies/energie-nucleaire/astrid-option-quatrieme-generation.aspx

Projet DEMO

https://www.euro-fusion.org/programme/demo

Projet ITER

https://www.iter.org/fr

Projet réacteur Jules Horowitz (RJH)

http://www.cea.fr/Pages/domaines-recherche/energies/energie-nucleaire/reacteur-de-recherche-jules-horawitz-RJH.aspx

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - MATÉRIAUX DE STRUCTURE CODIFIÉS

1.1 - Principaux matériaux choisis pour les structures des réacteurs à neutrons rapides au sodium (RNR-Na)
- Quiz d'entraînement
Tableau 1 - Dommages associés aux conditions de fonctionnement spécifiques [...]
1.2 - Principaux matériaux choisis pour le réacteur de recherche RJH, ses auxiliaires et les dispositifs d'irradiation
- Quiz d'entraînement
1.3 - Principaux matériaux choisis pour les installations de fusion thermonucléaire
- Quiz d'entraînement
Figure 6 - Coupe du réacteur ITER