Fuite d’un tube de générateur de vapeur : analyse des causes profondes

La centrale de Fessenheim1 est en service depuis 1978. Les réacteurs ont été conçus avec des générateurs de vapeur dont le matériau constitutif du faisceau tubulaire, l’alliage 600 MA, est reconnu pour sa sensibilité à la corrosion.

Contexte

En février 2008, une fuite primaire/secondaire provoque l’arrêt fortuit de la tranche 2. Les recherches préliminaires par courants de Foucault et inspections télévisuelles révèlent sur le générateur de vapeur n°3, une fissure circonférentielle du tube R12C62 juste au-dessus de la plaque entretoise (PE) supérieure. Ces contrôles ont aussi mis en évidence un encrassement moyen des tubes de 250 microns pouvant combler le jeu entre les alésages percés de la PE supérieure et les tubes. En revanche, aucune indication particulière de choc ou d’usure le long du tube n’est détectée, suggérant des amplitudes de vibration inférieures au pas du faisceau tubulaire. S’en est suivi le bouchage du tube R12C62 en attendant son extraction et les investigations métallurgiques complémentaires. 

Avant l’événement, le risque d’instabilité fluide-élastique avait été totalement exclu pour le tube R12C62. Le dernier calcul avait été effectué dans les années 1990 après détection de non-conformités de montage des barres anti-vibratoires (BAVj) : les profondeurs d’insertion de certaines BAV ne répondaient pas aux spécifications de conception et conduisaient, pour le tube R12C62 à ne pas avoir de supportage en partie cintrée, contrairement à l’attendu. De plus, un nettoyage chimique effectué en 1992 pour diminuer la cinétique de corrosion du GV avait abîmé une partie de la PE supérieure. La dégradation de cette PE avait également entraîné une perte de supportage de certains tubes, bouchés alors préventivement pour éviter tout risque d’instabilité fluide-élastique.

Le tube R12C62 a été extrait en 2011, avant remplacement du GV pour la troisième visite décennale, afin d’effectuer des expertises métallurgiques exhaustives [1] (voir page 62). D’une part, les expertises non destructives ont mis en évidence que les caractéristiques géométriques et les caractéristiques matériau du tube étaient conformes au RFFj et d’autre part, les examens destructifs ont confirmé la présence d’une fissure circonférentielle de 70° d’extension angulaire due à de la fatigue à grand nombre de cycles. L’analyse du faciès de rupture a montré plusieurs zones externes d’amorçage de fissure associées à la présence d’îlots d’IGA (jusqu’à 200 microns de profondeur) et à un facteur d’intensité de contraintes ∆Keff très faible (proche de la région du seuil de non–propagation). Les phénomènes d’instabilité fluide–élastique et de fatigue par corrosion sous contrainte ont donc pu être définitivement éliminés à ce stade des investigations.