Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les impératifs de sécurité, de sureté, de fiabilité et de durabilité propres à l’industrie nucléaire ont motivé le choix de matériaux métalliques bien spécifiques. Dans ce contexte, le présent article détaille les principaux matériaux métalliques utilisés pour la construction des réacteurs nucléaires à eau pressurisée (REP), leur mise au point et les évolutions techniques récentes.
Après une présentation des besoins généraux portant sur les matériaux de structure spécifiques à cette industrie, sont abordées les solutions techniques développées pour répondre aux spécificités de la filière REP, en prenant pour exemple différents composants des circuits primaire et secondaire. Y sont également abordés les nouveaux procédés de fabrication envisagés pour ces composants.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Rémi COPPARD : Ingénieur métallurgiste - Framatome, France
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Nicolas HERVE : Ingénieur métallurgiste - Framatome, France
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Laurent de BAGLION de la DUFFERIE : Ingénieur métallurgiste, expert fatigue - Framatome, France
INTRODUCTION
Le développement des techniques et des technologies nouvelles repose pour une part importante sur l’aptitude des matériaux utilisés à se comporter de façon satisfaisante, aussi bien lors de la mise en œuvre qu’en service. Cela est particulièrement vrai pour les industries électronucléaires, en raison du degré très élevé de sécurité, de sûreté, de fiabilité et de longévité recherché.
L’article [BN 3 679] constitue une synthèse des matériaux utilisés dans l’industrie électronucléaire et aborde l’ensemble des problématiques auxquelles sont soumis les composants d’un réacteur nucléaire. Dans la continuité, le présent article a pour objet de détailler les principaux matériaux utilisés pour la construction des réacteurs nucléaires, leur développement et leurs évolutions avec les progrès techniques. Toutes les nuances utilisées ne pouvant être couvertes dans le présent article, certains ouvrages spécialisés pourront être consultés à cette fin (voir références ).
Le présent article donne en premier lieu une description générale des besoins en matière de matériaux de structure des réacteurs nucléaires, et dresse un bref état des lieux des exigences réglementaires et de qualité qui s’y appliquent. Il détaille ensuite les principales solutions techniques retenues pour la filière à eau pressurisée afin de répondre à ces besoins, et aborde les nouveaux procédés envisagés pour la fabrication des composants.
Pour assurer la production d’électricité d’origine nucléaire, la France repose aujourd’hui exclusivement sur les réacteurs à eau pressurisée (REP). Constructeurs et fournisseurs d’aciers et d’alliages spéciaux ont adapté ensemble leurs produits aux conditions d’emploi particulières existant dans les centrales nucléaires. Il a fallu pour cela utiliser toutes les connaissances acquises en métallurgie comme en mécanique ainsi que les procédés de fabrication les plus sophistiqués mis au point par les sidérurgistes.
Pour la description technologique des réacteurs à eau pressurisée et du réacteur EPR, le lecteur pourra se reporter aux articles [BN 3 110] « Réacteurs à eau ordinaire sous pression » et [BN 3 102] « Réacteurs à eau ordinaire sous pression : le projet EPR ».
Concernant les composants constitutifs du circuit primaire de ces réacteurs, le lecteur se reportera aux articles [BN 3 270] « Construction des centrales REP. Équipements primaires » et [BN 3 296] « Maintenance des centrales nucléaires. Composants de la chaudière » des techniques de l’ingénieur.
Il n’est pas possible d’entrer ici dans le détail de toutes les évolutions technologiques ni de toutes les caractéristiques des produits utilisés dans les structures des réacteurs nucléaires. Pour approfondir ces questions, le lecteur est invité à se reporter aux ouvrages spécialisés et aux articles des Techniques de l’Ingénieur consacrés aux différentes thématiques traitées, référencés au fil des paragraphes.
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MOTS-CLÉS
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 1998 par Bertrand VIEILLARD-BARON, Yves MEYZAUD
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Présentation
Vers l’introduction de nouveaux procédés pour la fabrication de composants des réacteurs nucléaires2. Matériaux métalliques utilisés pour les composants des REP
Dans les réacteurs à eau pressurisée, les structures doivent, d’une part, supporter la pression, la température et les efforts engendrés par la circulation de l’eau primaire à environ 330 °C (voire jusqu’à environ 345 °C pour certaines parties du pressuriseur) et 15,5 MPa (155 bar) en fonctionnement normal, les variations de puissance, les épreuves hydrauliques et les avaries éventuelles. D’autre part, elles doivent également éviter ou maintenir aussi faible que possible la présence de particules dans l’eau traversant le cœur du réacteur, pour éviter que ces dernières ne viennent s’activer au contact des éléments combustibles et se déposer ensuite sur l’ensemble du circuit primaire, ce qui compliquerait notablement les opérations de maintenance. Pour cela, toutes les zones en contact avec le fluide primaire, susceptibles de subir une corrosion généralisée ou localisée, sont en alliages inoxydables. Les éléments internes des cuves, les tuyauteries primaires et certains éléments de pompe sont en acier inoxydable massif, tandis que les tubes d’échange des générateurs de vapeur et les adaptateurs du couvercle de cuve traversant l’enceinte sous pression sont en alliage au nickel-chrome-fer. En revanche, la résistance mécanique de l’enveloppe sous pression des équipements de grandes dimensions disposés sur le circuit primaire (cuve, pressuriseur, générateurs de vapeur) ne peut être assurée par ces familles de matériaux, en raison de leurs caractéristiques mécaniques trop faibles. Aussi utilise-t-on pour réaliser cette enveloppe un acier faiblement allié revêtu, soit par un acier inoxydable (cf. § 2.2), soit par un alliage à base nickel dans certains cas spécifiques.
2.1 Aciers employés pour l’enveloppe sous pression des équipements
L’acier choisi pour réaliser l’enveloppe sous pression des principaux équipements du circuit primaire du réacteur, et en particulier la cuve, doit satisfaire aux conditions suivantes :
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disposer...
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Matériaux métalliques utilisés pour les composants des REP
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - AFCEN - Règles de conception et de construction des matériels mécaniques des ilots nucléaires REP. - Édition 2024.
-
(2) - WHITMAN (G.) - Technology of steel pressure vessels for water-cooled nuclear reactors. - Nuclear Engineering and Design, vol. 8, pp. 7-21 (1968).
-
(3) - STERNE (R.H.), STEELE (L.E.) - Steels for commercial nuclear power reactor pressure vessels. - Nuclear Engineering and Design, vol. 10, pp. 259-307 (1969).
-
(4) - SERVER (W.), GRIESBACH (T.), DRAGUNOV (Y.), AMAEV (A.) - Effects of irradiation on mechanical properties – Neutron irradiation effects in reactor pressure vessel steels and weldments. - IAEA Report IWG-LMNPP, 98/3 (1998).
-
(5) - MARTIN (P.F.), JAVELLE (J.), BASTIEN (P.) - Acier soudable manganèse-nickel-molybdène. - Journée Internationales de la Grosse Forge, Paris (1963).
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