01.11.2016

Sûreté nucléaire : un audit qualité de grande ampleur des équipements sous pression

surete_nucleaire_un_audit_qualite_de_grande_ampleur_des_equipements_sous_pression.jpg
Par Valérie Faudon, Déléguée générale de la SFEN

Mardi 25 octobre, une audition à l’OPECST était consacrée à la sûreté des équipements sous pression nucléaire. Ce fut l’occasion pour l’ensemble des acteurs, AREVA NP, EDF, IRSN, ASN de faire le point sur les contrôles qualité concernant les usines de fabrication d’équipements d’AREVA NP. Cette audition apportait des informations complémentaires par rapport à la première audition du 25 juin 2015, alors dédiée à la cuve du réacteur de Flamanville 3.

Distinguer deux problématiques très différentes

Les questions de défauts de fabrication sur certains produits forgés recouvrent deux problématiques très différentes, qu’il convient de bien distinguer. Ces problématiques affectent des pièces différentes, sur des centrales différentes, et font l’objet de plans d’actions spécifiques pour s’assurer de la sûreté des installations concernées. Elles n’ont rien à voir avec l’âge du parc, puisqu’il s’agit de la fabrication de composants neufs sur ces trente dernières années, dont la plus jeune centrale du parc, Civaux, et Flamanville 3.

La première problématique est une question technique de métallurgie, relative à certaines pièces chaudronnées.

La première problématique est une question technique de métallurgie, relative à certaines pièces chaudronnées. Dans certaines parties de certaines pièces, la concentration de carbone dans l’acier est trop élevée au regard des nouvelles exigences réglementaires (arrêté ESPN de 2005, rendu obligatoire en 2011) qui ont renforcé à la fois le niveau de preuve et les modalités de vérification des équipements sous pression. Il ne s’agit pas d’une « pratique non conforme », dans la mesure où les contrôles des propriétés mécaniques des pièces concernées avaient été réalisés conformément à la réglementation en vigueur au moment de leur fabrication, à savoir le code RCC, qui n’exigeait pas de contrôle des pièces aux points où aujourd’hui les concentrations excessives de carbone ont été observées. Les pièces concernées ne présentent pas de défaillance, et fonctionnent parfaitement. Pour autant, au vu des exigences de la nouvelle réglementation, et de manière rétroactive, l’ASN demande à EDF la démonstration que l’on dispose d’une marge de sûreté suffisante pour faire face à des situations d’incident ou d’accident. Sont concernés la cuve du futur réacteur Flamanville 3, et aussi 46 générateurs de vapeur équipant 18 réacteurs en exploitation, dont les fonds ont été produits à Creusot Forge (26 fonds) ou chez le fournisseur japonais JCFC (Japan Casting & Forging Corp) à la demande d’AREVA (20 fonds). 

La seconde problématique est une question d’assurance qualité.

La seconde problématique est une question d’assurance qualité : un audit réalisé par AREVA a révélé des irrégularités dans le suivi des fabrications de pièces dans l’usine de Creusot Forge, les dossiers dits « barrés ». Il s’agit de pratiques anciennes, pouvant remonter jusqu ‘à 1965, et qui ont perduré au-delà de différents changements de propriétaires. 88 pièces du parc actuel ou de Flamanville sont concernées, ainsi que 19 pièces de Flamanville. Ces irrégularités sont de nature et d’importance très différentes. Des anomalies documentaires (document absent, erreur de recopie ou valeur manquante) peuvent être attribuées à un manque de rigueur. Quelques cas montrent néanmoins des manquements graves. Dans tous les cas, il s’agit bien, selon Bernard Fontana, Directeur général délégué d’AREVA NP, de pratiques « inacceptables » au regard de la qualité qu’on est en droit d’attendre dans le nucléaire. Du point de vue de la sûreté des installations, la question est de savoir si les caractéristiques de ces pièces les rendent aptes au service. D’après l’IRSN, au 18 octobre, « la grande majorité des irrégularités relevées lors de la revue de la qualité des pièces produites à l’usine du Creusot a été instruite, permettant de conclure à l’absence de conséquences pour la sûreté des réacteurs concernés ».  Les analyses des dossiers de fabrication sont aujourd’hui terminées et ne se poursuivent que sur un seul dossier, celui du générateur de vapeur de Fessenheim 2.

Sur la question métallurgique, des experts mobilisés développent un nouveau corpus de connaissances 

L’existence de ségrégations positives, c’est-à-dire des concentrations en carbone supérieures à la moyenne ou aux spécifications, ou négatives – quand il n’y a pas assez de carbone - est un problème connu des métallurgistes dans les pièces forgées épaisses. Il a fait l’objet de nombreuses études et est pris en compte dans la conception des pièces. Lorsqu’un lingot d’acier est coulé, l’acier liquide se refroidit progressivement. Il se solidifie plus vite dans certaines zones, plus lentement dans d’autres. Le carbone a tendance dans ce cas à migrer vers les parties liquides, en général dans la partie supérieure centrale. Plusieurs procédés sont utilisés pour limiter la ségrégation carbone lors de la fabrication, comme l’élimination de la tête et du pied du lingot.

Quels sont les enjeux sûreté de la ségrégation ? Comme indiqué par AREVA lors de la première audition, l’augmentation de la concentration en carbone durcit le matériau qui aura une plus grande résistance mécanique (la pièce aura plus de résistance à la pression), mais présente en revanche un affaiblissement des propriétés mécaniques de résistance à la fissuration (la ténacité de l’acier). Il s’agit donc, pour vérifier que la pièce satisfait l’exigence de sûreté, d’abord de bien faire l’inventaire des sollicitations extrêmes auxquelles elle pourrait être soumise : un choc thermique froid, dans le cas où la pièce chaude serait soumise à un jet d’eau froide (cas de la cuve de Flamanville en situation accidentelle), ou à l’inverse un choc thermique chaud (cas d’un générateur de vapeur sur un réacteur à l’arrêt). Il s’agit ensuite de vérifier la teneur en carbone dans l’épaisseur de la pièce : ceci peut se faire sur place par exemple sur les générateurs de vapeur, lors de l’arrêt pour maintenance : mesures de carbone par spectrométrie ou par analyse chimique, contrôle non destructifs surfaciques et volumiques.  Enfin, pour conforter les calculs sur les caractéristiques des matériaux, des essais doivent être effectuées sur des pièces « sacrificielles ». C’est donc un vrai programme de recherche et de test qui est mis en œuvre, mobilisant l’ensemble des experts français en ce domaine. Ces travaux, qui n’ont pas d’équivalent dans le monde, sont suivis avec intérêt par de nombreux partenaires étrangers, dont l’EPRI, le principal institut de recherche des exploitants américains.

Les analyses en cours sur la cuve et le couvercle de Flamanville, démarrés début septembre 2015 constituent un des plus gros programmes de tests jamais réalisés : 1 600 essais mécaniques ont été mis en œuvre sur trois pièces sacrificielles, soit plus que ce qui a été fait au démarrage du parc français. Les résultats sont attendus pour la fin de l’année, et demanderont environ six mois d’instruction à l’ASN. Sans laisser présager sur la décision finale de l’ASN, les industriels sont confiants que les marges de sûreté, qui étaient très élevées au départ, sont suffisantes pour assurer un bon comportement du couvercle et de la cuve dans des situations extrêmes.

6 réacteurs ont obtenu l’autorisation de redémarrer et fonctionnent normalement.

Dans le cas des fonds de générateurs de vapeur, la question se présente de manière différente pour les 26 fonds fabriqués par Creusot Forge, et les 20 fabriqués par JCFC, dont la concentration en carbone est plus élevée. Pour les premiers, les contrôles ont été programmés jusqu’à présent sur les arrêts de tranches et six réacteurs concernés ont d’ores et déjà redémarré (Blayais 1, Chinon 1, Chinon 2, Dampierre 2, Dampierre 4 et Saint-Laurent B1). Pour les seconds, en plus des examens non destructifs en cours, et pour lesquels EDF va anticiper ses arrêts de maintenance dans cinq centrales dans les trois mois (Tricastin 2, Tricastin 4 (dans le cadre d’un arrêt pour maintenance), Fessenheim 1, Gravelines 4 et Civaux 1), des tests non destructifs sont effectués pour obtenir l’autorisation de l’ASN pour redémarrer les installations concernées.

En ce qui concerne l’avenir AREVA NP s’engage, avec EDF, à travailler un important projet de mise à jour de son référentiel de conception et de fabrication, jusqu’à la mise à jour du code utilisé dans l’industrie. De nouvelles pistes sont aussi à explorer pour développer la capabilité de l’outil industriel, et aussi les bénéfices d’un nouveau schéma industriel d’intégration avec l’aciérie.

Creusot Forge : un inventaire extensif et systématique, pour « purger » le passé et construire un socle nouveau pour l’avenir 

La plupart des pièces concernées par les anomalies documentaires s’avèrent conformes quant à leurs propriétés mécaniques, comme indiqué dans le rapport de l’IRSN.

Dans le cas particulier du générateur de vapeur de Fessenheim 2, une irrégularité dans le processus de forgeage de la partie basse, la « virole basse »,  a été identifiée. Cette virole a été fabriquée à partir d’un lingot. La partie supérieure du lingot est conçue pour recueillir des éléments indésirables lors de la coulée, comme le carbone. Cette partie doit ensuite être éliminée lors des opérations de forgeage. Cette opération n’a pas été réalisée intégralement, compte-tenu de la longueur insuffisante du lingot. L’arrêt programmé pour maintenance et rechargement avait été anticipé avec un arrêt le 13 juin pour réaliser des examens sur la pièce. L’ASN a décidé à titre conservatoire en juillet de suspendre le certificat d’épreuve de la partie secondaire de la pièce. EDF a engagé un programme présenté à l’ASN et, au vu des premières analyses, se montre confiant sur l’absence de risque pour l’intégrité du générateur concerné et le redémarrage du réacteur avant la fin de l’année. Dans l’autre cas particulier d’un générateur de vapeur à livrer pour la centrale de Gravelines, pour laquelle les données reportées sur le dossier à destination d’EDF étaient différentes de celles présentes dans le dossier de fabrication, la pièce ne sera pas livrée à EDF et sera remplacée par une autre pièce actuellement en cours de fabrication.

Il s’agit aujourd’hui pour AREVA NP, officiellement en charge depuis le 1er juillet de l’ensemble des activités de chaudronnerie, de « corriger les erreurs commises dans le passé » pour regagner à la fois la confiance de ses clients, français et étrangers, et aussi des autorités de sûreté. Au fur et à mesure de l’avancée de l’audit, les informations ont été partagées en toute transparence avec l’autorité de sûreté mais également avec les clients.  Par ailleurs, AREVA a étendu les contrôles, lancés depuis 2015, d’abord à l’ensemble des dossiers dits « barrés », susceptibles de comporter des irrégularités, sur l’usine de Creusot Forge, puis à ses usines de Saint-Marcel et de Jeumont. Cet été, il a décidé d’étendre l’audit à l’ensemble des 9200 dossiers de fabrication de l’usine de Creusot Forge depuis 1965. Cet audit, et l’analyse des dossiers, durera d’ici jusqu’à mi-2017. En parallèle, a été mis en place un programme de développement de la culture qualité des équipes, s’appuyant entre autres sur des formations, des sensibilisations. Il s’agit, selon Bernard Fontana de refonder le groupe sur une vision et des valeurs, dont l’intégrité, avec un « engagement clair et non négociable à identifier et traiter les écarts, faire remonter les problèmes, à dire les choses et à les traiter. Elle signifie que chaque manager doit créer et favoriser cette transparence interne. Nous vivons actuellement un test de nos valeurs, ce qui n’est pas toujours facile pour nos équipes, mais nous savons que nous établissons un socle très solide sur lequel nous bâtissons AREVA NP ».

Une perspective pour la filière française : tirer parti des démarches engagées, pour en sortir plus forte 

Les questions relatives à ces sujets fabrication et qualité ont secoué la communauté française ces derniers mois. Les démarches en cours ne sont pas finies et se dérouleront sur plusieurs mois. Pourtant, le secrétaire d’Etat à L’Industrie, Christophe Sirugue, déclarait récemment que les contrôles étaient « une chance » pour la filière de s'améliorer et conquérir de nouveaux marchés. De ce fait les contrôles ont permis d’illustrer le rôle joué par l’Autorité de sûreté en France ainsi que des niveaux d’exigence exceptionnels particuliers à l’industrie nucléaire. 

Si, comme le rappelait Dominique Minière, « le premier responsable de la sûreté, c’est l’exploitant », l’ASN a pu montrer ces derniers mois son haut niveau d’exigence, son autorité, et sa transparence. Le régulateur a exigé des programmes de tests complets et rigoureux aux industriels concernant l’ensemble des pièces concernées, dont il a validé les procédures. Il a démontré son autorité en  soumettant les autorisations de redémarrage aux résultats de ces tests, comme dans le cas de la tranche 2 de Fessenheim. En toute transparence, l’ASN a enfin publié la liste de l’ensemble des anomalies, avec les pièces et les installations concernées.

Les mesures correctrices mises en place par les industriels témoignent de l’exigence exceptionnelle de cette industrie. D’abord en matière de réglementation, puisqu’il s’agit, sur la question métallurgique, d’appliquer de manière rétroactive une nouvelle réglementation, à des pièces pour certaines fabriquées depuis de très nombreuses années. Mais aussi en terme d’audit qualité : l’audit lancé par AREVA en 2015 porte sur l’ensemble des pièces produites dans l’usine du Creusot depuis 1965, sous différents propriétaires, soient 9200 dossiers. Jamais un audit de cette ampleur n’a été réalisé dans aucune industrie et dans aucun pays.

Crédit photo : Julien Goldstein