Décryptage du phénomène de corrosion sous contrainte identifié sur cinq réacteurs nucléaires - Sfen

Décryptage du phénomène de corrosion sous contrainte identifié sur cinq réacteurs nucléaires

Publié le 17 janvier 2022 - Mis à jour le 18 janvier 2022
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À l’occasion de visites décennales, dans le cadre de maintenance préventive, EDF a identifié des microfissures dues à un phénomène de corrosion sous contrainte dans plusieurs réacteurs. Des solutions de réparations sont en cours d’instruction. La Sfen décrypte ce phénomène.

Le 15 décembre 2021, EDF a indiqué avoir détecté un endommagement de l’acier inoxydable d’une portion de tuyauterie sur les lignes du circuit d’injection de sécurité (RIS) du réacteur n°1 de Civaux. Cette découverte a été faite à l’occasion de la deuxième visite décennale dans le cadre de la maintenance préventive du réacteur. Lors de ces arrêts, des contrôles sous forme d’Examens Non Destructifs (END) manuels (par ultrasons ou par radiographie) sont réalisés. C’est de cette manière qu’ont été mis en évidence des défauts à proximité de deux soudures situées en amont et en aval d’un coude sur les quatre lignes que comporte le circuit d’injection de sécurité, dit système RIS (« réacteur injection sécurité »).

Cet organe de sûreté contribue notamment à assurer le refroidissement du réacteur en cas d’accident avec perte d’eau du circuit primaire. Il s’agit de tuyauteries en inox d’un diamètre de 30 centimètres et une épaisseur d’environ 3 centimètres. Aucun défaut n’avait été identifié lors des contrôles réalisés lors de la première décennale en 2011. EDF a donc procédé à la découpe des portions de tuyauteries concernées et les expertises, réalisées en laboratoire, ont permis de confirmer les défauts mesurés.

Corrosion sous contrainte

Ces défauts se traduisent sous forme de microfissures (amorcées en surface du matériau) se propageant dans l’épaisseur de la pièce. Le mécanisme à l’origine de la fissuration est appelé « corrosion sous contrainte » (CSC). Le matériau est soumis non seulement à une contrainte mécanique (cas de la fissuration simple), mais aussi à un milieu aqueux (ici le milieu primaire contenant du bore) qui permet d’amorcer la microfissuration sous une contrainte mécanique moindre que si le matériau n’était exposé qu’à l’air.

Le phénomène de CSC résulte de la synergie entre un environnement spécifique, la présence de contraintes mécaniques et les caractéristiques métallurgiques du matériau. L’origine des contraintes mécaniques est diverse et la contrainte totale appliquée résulte des contraintes résiduelles provenant de la fabrication (soudage par exemple) et de celles résultant du fonctionnement (thermique, pression, etc…). L’amorçage de la fissure apparaît lorsque la contrainte appliquée est supérieure à une contrainte seuil qui varie en fonction de la nature exacte du milieu aqueux considéré et de l’état métallurgique de l’acier. La durée d’incubation du phénomène (avant l’amorçage de la microfissure) peut être très longue, jusqu’à plusieurs dizaines d’années.

Étendue du phénomène

Des contrôles ont été initiés sur les mêmes matériels du réacteur n°2 de la centrale nucléaire de Civaux et ont fait apparaître des défauts similaires. Les mêmes examens ont été menés sur la centrale de Chooz. Un défaut a été détecté sur une portion de tuyauterie du réacteur n°2 et les contrôles sont toujours en cours sur le réacteur numéro 1. Les quatre réacteurs des centrales de Chooz (Ardennes) et de Civaux sont de même technologie et constituent le palier N4 du parc nucléaire français.

De plus, à l’occasion de la troisième visite décennale en cours du réacteur n°1 de la centrale de Penly, le même défaut a été identifié sur une portion de tuyauterie de l’une des quatre lignes que compte le système d’injection de sécurité. Des examens en laboratoire ont confirmé le même mécanisme de fissuration dû à de la corrosion sous contrainte, toutefois dans une moindre profondeur que sur Civaux 1.

Réparations en cours d’instruction

Des solutions de réparation, voire de remplacement, des portions de tuyauteries affectées par le phénomène d’endommagement sont en cours d’instruction. Les tuyauteries à remplacer sont constituées d’un acier inoxydable courant mais nécessitent toutefois un certain nombre de contrôles et de qualifications pour répondre aux exigences inhérentes aux équipements nucléaires soumis à la pression. Les solutions de réparation seront mises en œuvre au cas par cas, en fonction des conclusions des contrôles, afin de garantir la sûreté des installations. Un programme de contrôles sur l’ensemble du parc nucléaire est en cours d’élaboration.

Les conséquences pour EDF sont un allongement des durées d’arrêt des réacteurs concernés. Les dates prévisionnelles de reconnexion au réseau électrique sont prévues au 30 mai 2022 pour Penly 1, 27 juillet 2022 pour Chooz B1, 31 août 2022 pour Civaux 1, 31 décembre 2022 pour Chooz B2 et de Civaux 2. Par ailleurs, l’arrêt de ces cinq réacteurs implique une révision par EDF de l’estimation de production nucléaire 2022. Elle passe de 300 à 330 TWh pour l’année 2022, contre 330 à 360 TWh prévu initialement.■

Par la Sfen, avec les sections techniques 2 et 4

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