EPR Flamanville 3, succès des essais à chaud

Les essais à chaud constituent la répétition générale du fonctionnement de l’EPR de Flamanville 3 avant le chargement du combustible et sa mise en service. Entamés le 22 février 2019, ces essais à chaud, réalisés en deux étapes, se sont achevés le 17 février 2020 avec le lancement de la turbine de l’EPR. Des essais de ce type n’avaient pas été réalisés depuis plus de vingt ans en France.

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Retour sur la première étape des essais à chaud

Cette étape a consisté à remplir en eau le circuit primaire. Pendant un mois, ces premiers essais ont permis de tester et de valider 795 critères de sûreté et de performance des matériels. Dès le 22 mars, date de l’achèvement de la phase 1, les équipes se sont mobilisées pour solder la mise en configuration définitive de la distribution électrique, intégrer les modifications de contrôle commande, effectuer des essais de basculement de sources électriques, mettre en gaz les premiers systèmes de l’installation et préparer tout le poste d’eau nécessaire à la réalisation de la phase 2 des essais à chaud.

Un important essai de ventilation a également été conduit pour valider le concept « two-rooms » de l’EPR. Ce concept est une innovation propre à l’EPR qui permet de réaliser des activités de maintenance du réacteur en fonctionnement, améliorant ainsi la disponibilité et donc la productivité de l’installation.

En parallèle de ces essais, les travaux de finitions se sont poursuivis tout au long de l’année avec la mise en place de calorifuges, la réalisation de calfeutrements, la pose des marquages d’identification des systèmes, les mises en peinture définitives ou encore la mise en propreté des locaux. Au total, 728 locaux ont été entièrement finalisés. Six bâtiments ont également été transférés à l’exploitant EDF : les bâtiments diesel d’ultime secours, l’ouvrage de rejet, le bâtiment combustible et le bâtiment diesel Nord. Le nombre de systèmes livrés à l’exploitant a augmenté tout au long de l’année 2019 : 75 systèmes ont été transférés au cours de l’année, soit plus d’un transfert par semaine.

D’un point de vue sécuritaire, le site de Flamanville 3 a adopté les règles d’accès propres à une centrale en exploitation avec la mise en place, en janvier 2019, de la zone à accès contrôlé et en juillet de la zone de protection renforcée. En août, le remplissage en eau borée de la piscine du bâtiment combustible constituait également une étape importante pour le site de Flamanville 3 : le bâtiment combustible entrait ainsi dans sa configuration définitive avant la livraison du combustible. Les conditions d’accès au bâtiment ont également été renforcées.

L’acte 2 des essais à chaud

Lorsque le circuit principal (ou primaire) est rempli d’eau, que sa température est montée à 90 degrés parallèlement à l’obtention d’une pression de 26 bars, le pressuriseur de l’installation entre en service. Cela signifie qu’une partie de l’eau s’est transformée en vapeur (dans la partie haute du pressuriseur). Une fois cette étape franchie, les équipes ont poursuivi la montée en pression et en température du circuit pour atteindre le « palier chimie ». C’est à ce moment que des additifs ont été introduits dans le circuit primaire pour obtenir une eau « chimiquement propre » et utilisable pour la suite des essais. En parallèle, le circuit secondaire qui permet de transporter la vapeur des générateurs de vapeur vers la turbine a également été rempli en eau. Une fois les conditions de pression et de température atteintes, le circuit secondaire a été connecté au circuit primaire afin d’assurer son refroidissement, par échange de chaleur, grâce aux générateurs de vapeur.

Le 18 octobre 2019, une étape supplémentaire était atteinte lorsque les niveaux de température et de pression attendus à l’intérieur du circuit primaire étaient obtenus, respectivement de 303 °C et 154 bars : c’est le « palier d’arrêt à chaud ». C’est alors que la « passivation des circuits » a débuté, consistant à faire circuler l’eau (et les additifs chimiques introduits) pendant 300 heures a minima pour préparer et protéger l’intérieur des tuyauteries de la corrosion. En novembre, les premiers essais de décharge vapeur à l’atmosphère, les essais de ventilation du bâtiment réacteur et les essais de coupures de courant avec le pilotage de l’installation depuis les moyens de conduite de secours se sont parfaitement déroulés.

Enfin, en décembre, les premiers essais de lancement de la turbine ont permis de valider son comportement vibratoire. Venait ensuite l’étape du « palier non nécessairement stable », une séquence qui a permis de vérifier la capacité des équipes à exploiter le réacteur de façon sûre ainsi que les comportements des matériels dans des situations incidentelles ou accidentelles. Coupures d’alimentation électriques, pertes de contrôle commande, basculement d’un moyen de conduite normal à un moyen de conduite de secours… Autant de scénarios de sûreté testés pendant cette dernière phase des essais à chaud. « Nous simulons des coupures d’alimentation de nos armoires électriques et des pertes de contrôle-commande (systèmes qui effectuent automatiquement des mesures et assurent des fonctions de régulation ou de protection de l’installation) pour vérifier que tous les systèmes fonctionnent tel que prévu à la conception, dans ce type de scénario explique Caroline Audubert, ingénieure Analyse et essais à EDF pour l’EPR Flamanville 3. Ces essais nous permettent de vérifier de nombreux critères de sûreté. Cela nous permet également d’utiliser les procédures de conduite à appliquer dans ces situations ».

C’est également durant cette phase que des essais de baisse de température et de pression ont été réalisés. Ils permettent de tester d’autres matériels de l’installation, notamment le système de décharge de la vapeur issue du circuit secondaire à l’atmosphère qui, à plusieurs reprises, peut laisser apparaître un panache de vapeur d’eau depuis l’extérieur du site. En parallèle, les essais sur la chaudière nucléaire se sont poursuivis. Au cours de cette séquence, la turbine a été mise en service (le 8 février 2020) pour atteindre, pour la première fois, sa vitesse normale d’exploitation de 1500 tours/minute.

Pour réaliser cette opération, plus de 50 salariés d’EDF et de General Electric ont été mobilisés et plusieurs mois de préparation ont été nécessaires. « C’est la première fois que la turbine de l’EPR a atteint la vitesse de 1 500 tours/minute. Il s’agit d’une étape inédite pour le site de Flamanville 3 », abonde Adrien Mahé, chef de lot mécanique et essais classiques à EDF.

Montée en charge de la turbine

Quatre paliers ont été réalisés pour monter progressivement la vitesse de rotation de la turbine et atteindre la vitesse nominale à laquelle elle tournera lorsque la centrale sera en fonctionnement. « À chaque palier, nous avons réalisé une phase de stabilisation puis de nombreux contrôles pour vérifier différents paramètres, comme le taux de vibration, afin de s’assurer du bon fonctionnement de ce composant de 58 mètres de long », explique Mathilde Sézanne, ingénieure d’essais turbine.

De nombreux critères de sûreté et de performance ont été testés lors de ces phases d’essais permettant ainsi de valider plusieurs paramètres de fonctionnement et de récolter d’importantes informations pour l’exploitation du réacteur.

Grâce aux essais à chaud, le fonctionnement de la chaudière nucléaire a pu être éprouvé y compris dans de nombreuses situations incidentelles ou accidentelles pour vérifier le bon fonctionnement des installations dans les configurations les plus contraignantes possibles. Cette séquence a également permis de vérifier la capacité des équipes à exploiter le réacteur de façon sûre. Test réussi.

Les essais à chaud : une répétition générale en 7 points