Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les matériaux utilisés pour la constitution des composants principaux des centrales nucléaires à eau pressurisée (REP) ont été définis pour une parfaite intégrité des enceintes sous pression à température élevée pendant plusieurs décennies. Les aciers faiblement alliés au manganèse-nickel-molybdène assurent un excellent compromis entre tenue à la pression et ténacité. Les structures de génie civil comme le liner du bâtiment réacteur et les piscines comportent également de nombreux composants métalliques soudés, importants pour la sûreté des centrales. Cet article présente la spécificité de tous ces matériaux et les précautions opératoires de soudage permettant de garantir le niveau de sûreté requis sur toute la durée de l'exploitation.
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Materials used for the manufacturing of the main components of pressurized water reactors (PWRs) in nuclear power plants are designed to ensure pressurized equipment integrity at high temperature for several decades. These materials, steels lightly alloyed with manganese-nickel-molybdenum, offer an excellent compromise between tensile strength and toughness. Components important for plant safety are not limited to nuclear pressure equipment. Civil engineering structures such as the liner of the containment building, and pools, also have many metal components with welds. Given the specific features of these materials, operating precautions have been defined and continuously improved to ensure the level of safety required throughout operating lifespan.
Auteur(s)
-
Denis BUISINE : Expert groupe EDF - Directeur adjoint, EDF – CEIDRE, Saint-Denis (France)
-
Gérard PERRAT : Directeur technique et sûreté Division fabrication – Areva, Saint-Marcel (France)
INTRODUCTION
Les matériaux de base utilisés pour la constitution des composants des centrales nucléaires à eau pressurisée (REP) ont été définis pour garantir la parfaite intégrité des enceintes sous pression à température élevée pendant plusieurs décennies. Les nuances de ces matériaux en acier faiblement allié ont été optimisées afin qu'elles soient façonnables et soudables. Les installations nucléaires font l'objet, en France et dans tous les pays, d'une réglementation spécifique qui ne cesse de se renforcer en fonction du retour d'expérience. L'arrêté du 26 février 1974 pour le circuit principal des centrales nucléaires qui imposait des règles formelles concernant la fabrication, le contrôle et l'organisation qualité, a été remplacé par l'arrêté du 12 décembre 2005 (dit arrêté ESPN) qui, tout en reprenant l'essentiel de l'arrêté de 1974, renforce les exigences en matière de conception, en particulier au niveau de l'analyse de risques. Les nuances et les procédés ont été codifiés dans un recueil RCC-M (Règles de conception et de construction applicables aux matériels mécaniques) en cohérence avec les réglementations. En complément, des précautions opératoires particulières pour le soudage ont été déterminées pour tous les procédés de soudage en tenant compte des spécificités des matériaux de base et des produits d'apport pour répondre aux exigences contractuelles et réglementaires et plus généralement au niveau de qualité attendu. Ces précautions qui étaient basées, à l'origine, sur l'expérience industrielle des fabricants d'enceintes sous pression, ont été constamment améliorées par le retour d'expérience des fabrications des centrales nucléaires et complétées par une démarche exhaustive d'analyse de risques requise par l'arrêté ESPN de décembre 2005.
Les composants des centrales nucléaires à eau pressurisée importants pour la sûreté qui comportent des opérations de soudage ne se limitent pas aux équipements sous pression nucléaires. En effet, les structures de génie civil importantes pour la sûreté comme le liner du bâtiment réacteur, les piscines... comportent également de nombreux composants métalliques soudés. Les pratiques (nuances utilisées, précautions de soudage, contrôles...) ont là encore été optimisées au fil du retour d'expérience et ont été codifiées pour l'EPR dans un recueil ETCC (EPR Technical code for civil work) .
On présente dans la suite le soudage de la chaudière nucléaire, le soudage des structures de génie civil et enfin quelques exemples de retour d'expérience (de fabrication et d'exploitation) ayant conduit à une amélioration de ces opérations de soudage.
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MOTS-CLÉS
réacteur à eau sous pression soudage précautions opératoires aciers faiblement alliés tenue à la pression
KEYWORDS
pressurised water reactors | welding | operating precautions | low-alloy steels | tensile stress
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Glossaire4. Conclusion
Grâce au programme important électronucléaire français, un retour d'expérience considérable a été possible pour la réalisation et l'exploitation des composants principaux des centrales. Ce retour d'expérience a permis une démarche d'amélioration continue dans la durée qui conduit à des centrales nucléaires encore plus sûres et durables.
On a montré dans le cas du soudage des équipements sous pression des centrales nucléaires et des structures métalliques du génie civil importantes pour la sûreté comment les précautions sont prises pour assurer la sûreté des installations et par ailleurs comment le retour d'expérience en fabrication et en exploitation était intégré.
Ces précautions pour être à la fois efficaces et industrielles concernent autant les matériaux de base que les produits d'apport et les procédés de soudage mis en œuvre.
Pour les équipements sous pression nucléaires du circuit primaire, les différents procédés de soudage sont décrits ainsi que les précautions prises pour éviter les phénomènes de fissuration à froid, à chaud et au réchauffage et les dispositions spécifiques pour les liaisons bimétalliques.
Pour les structures de génie civil, le soudage du liner du bâtiment réacteur ainsi que le soudage des piscines est abordé en se basant sur l'exemple de l'EPR de Flamanville 3.
La prise en compte du retour d'expérience en fabrication est illustrée par les évolutions successives du traitement de l'extrémité des tubulures des équipements du circuit primaire. Enfin, la prise en compte du retour d'expérience en exploitation est illustrée par l'amélioration de la résistance au dommage d'irradiation des joints soudés de cuve apportée par l'évolution du procédé de soudage diminuant l'apport de cuivre.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - Arrêté du 26 février 1974 relatif à la construction du circuit primaire principal des chaudières nucléaires à eau.
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(2) - * - Arrêté du 12 décembre 2005 relatif aux équipements sous pression nucléaires.
-
(3) - RCCM AFCEN - * - Règles de conception et de construction applicables aux matériels mécaniques.
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(4) - ETCC AFCEN - * - EPR Technical code for civil work.
-
(5) - MILLEVILLE (Ph.), VAILLANT (F.), VIDAL (P.), DUNAND ROUX (L.), MARTINOVITCH (M.), BUISINE (D.) - Qualification of new filler metal made of high chromium content nickel base alloy. - AFIAP, Paris, 17-18 oct. 1995.
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