Présentation
Auteur(s)
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Francis NORDMANN : Direction technique du Groupe des laboratoires d’Électricité de France
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Gérard PINARD LEGRY : Département d’Études du comportement des matériaux du Commissariat à l’Énergie Atomique
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Lire l’articleINTRODUCTION
Quels que soient les avantages qu’elle peut présenter, la production d’électricité à partir de l’énergie nucléaire se doit de rester compétitive par rapport aux autres sources d’énergie en garantissant un niveau de sécurité élevé et un prix de revient faible. La bonne tenue à la corrosion des matériaux est un des facteurs clés pour ces deux enjeux. Le premier point exige de pouvoir assurer l’intégrité des matériaux de structure tout au long de la vie du réacteur en limitant les dégradations et les conséquences du vieillissement sous l’effet de la température, du rayonnement et de l’environnement chimique. La sûreté des réacteurs à eau sous pression (REP) est en effet basée sur le principe d’une triple barrière autour du combustible nucléaire : la gaine, la paroi du circuit primaire et l’enceinte de confinement. Le coût de production quant à lui dépend aussi directement de la bonne tenue des matériaux en permettant un taux de disponibilité maximal et une diminution des coûts de maintenance associés aux contrôles en service et aux interventions pour réparer d’éventuels dommages.
Dans sa définition normalisée (NF EN ISO 8044), la corrosion désigne les processus d’interactions physico‐chimiques intervenant entre un métal et son environnement et conduisant à une dégradation de la fonction du métal, du milieu environnant ou du système technique dont ils font partie. En d’autres termes, c’est dire que la résistance à la corrosion n’est pas une propriété intrinsèque d’un matériau mais qu’elle dépend essentiellement du milieu environnant. La maîtrise des problèmes de corrosion passera donc tant par un choix judicieux des matériaux que par un contrôle rigoureux de la composition chimique des milieux. C’est ce qui justifie l’association, dans une même présentation, de la corrosion et de la chimie de l’eau.
Le lecteur pourra consulter utilement les articles spécialisés du traité Métallurgie ainsi que dans ce traité, les articles décrivant la technologie des réacteurs à eau pressurisée et la rubrique « Structure des réacteurs nucléaires ».
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Rappel des propriétés physico‐chimiques de l’eau4. Conclusion
Le contrôle chimique des différents circuits d’une centrale REP a pour principal objectif d’en limiter la corrosion des matériaux dans le double but d’assurer la sûreté de l’installation et d’en permettre un fonctionnement durable sans avoir à procéder à des interventions coûteuses. En effet, pour garantir l’intégrité des trois barrières (gaine combustible, circuit primaire et enceinte de confinement) empêchant la radioactivité du combustible nucléaire d’être disséminée à l’extérieur du bâtiment réacteur, il est pratiqué des contrôles non destructifs à chaque arrêt. Ils sont destinés à vérifier qu’aucune dégradation ne viendra mettre en cause l’intégrité d’une des barrières jusqu’au prochain contrôle (objectif sûreté) et qu’il ne se produira pas d’incident obligeant l’exploitant à arrêter inopinément l’installation en cours de cycle (objectif économique).
À ce jour (fin 2000) il ne s’est jamais produit d’incident grave, et a fortiori d’accident, sur les 58 tranches des 19 centrales REP françaises en service, ce qui montre que le retour d’expérience international a permis d’en optimiser le fonctionnement.
Dans les différents circuits, le contrôle chimique a deux objectifs :
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déterminer la nature et la concentration des réactifs de conditionnement à ajouter à l’eau déminéralisée pour se placer dans les conditions de moindre corrosion, qui sont en général un milieu faiblement alcalin ;
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préciser la concentration maximale admissible pour les polluants susceptibles d’être présent dans chaque circuit et d’y engendrer un processus de corrosion indésirable.
Le premier objectif consiste essentiellement, pour le circuit primaire, à maintenir un pH constant afin d’obtenir une corrosion généralisée des aciers inoxydables extrêmement faible et, par là même, une moindre présence de produits de corrosion radioactifs générant des débits de dose pour le personnel lors des interventions en arrêt de tranche. Dans le circuit secondaire, il permet d’éviter la corrosion-érosion des composants en aciers au carbone qui peut engendrer des pertes d’épaisseur inacceptables.
Le deuxième objectif est aujourd’hui surtout destiné à éviter la présence de polluants...
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