Le vieillissement des internes de cuve - Sfen

Le vieillissement des internes de cuve

Publié le 30 avril 2015 - Mis à jour le 28 septembre 2021
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Les aciers inoxydables austénitiques, en raison de leur propriété de résistance à la corrosion sont très utilisés pour les éléments de structures des réacteurs nucléaires soumis à un milieu chimiquement agressif. 

Différentes nuances de ces aciers sont largement employées dans les réacteurs à eau légère (REL) constituant la majorité du parc nucléaire mondial. Elles sont aussi envisagées pour des systèmes futurs, comme ITER, où les aciers seront potentiellement soumis à des conditions de fonctionnement plus sévères (température, flux, dose, pression).

Dans les réacteurs à eau pressurisée (REP), les structures d’internes inférieurs (figure 1) portent le poids du cœur, maintiennent en alignement les assemblages combustibles, les grappes de commande et l’instrumentation, canalisent l’écoulement du fluide caloporteur et protégent la cuve contre les rayonnements émis par l’irradiation.

Au cours du fonctionnement du réacteur, les structures d’internes inférieurs – en aciers inoxydables austénitiques 304L hypertrempé (18 % Cr, 10 % Ni) pour les cloisons et renforts et en 316 écroui (17 % Cr, 11 % Ni, 2,5 % Mo) pour les cloisons et renforts – sont soumises à la combinaison des rayonnements neutroniques et de températures élevées (300 à 370 °C). Pour une durée d’exploitation de 40 ans, ces structures auront subi des doses de plusieurs dizaines de dpa (déplacement par atome) (tableau 1).

L’irradiation neutronique des aciers inoxydables austénitiques dans le domaine de fonctionnement des REP (température, dose, flux…) provoque une évolution micro-structurale et une évolution des propriétés mécaniques. Par -ailleurs, l’exposition à un environnement corrosif (fluide primaire) combinée aux modifications microstructurales du matériau par l’irradiation entraîne une sensibilité à la fissuration par corrosion sous contrainte dite « assistée par l’irradiation » (IASCC) qui affecte essentiellement les vis de cloison du palier CP0. Le gonflement sous irradiation qui pourrait résulter de la formation de nano-cavités est un dommage potentiel qu’il est important de maîtriser dans la perspective d’une durée d’exploitation au-delà de 40 ans.

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Par Benoit Tanguy – DEN/DANS/DMN/SEMI/CEA Saclay, Faiza Sefta – EDF R&D Les Renardières, Pierre Joly – Engineering and Project/AREVA