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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Chimie de l’eau dans les REP2. Corrosion
Il est commode, dans les REP, de distinguer les processus de corrosion se produisant dans chacun des circuits compte tenu de la différence des milieux [2]. Le circuit primaire est caractérisé par une chimie parfaitement maîtrisée (absence d’impuretés) avec un niveau de rayonnement élevé et la présence exclusive de matériaux nobles (aciers inoxydables, alliages de nickel, alliages de zirconium) (tableau 1). En outre, une pression supérieure à la pression des circuits, avec lesquels il se trouve en interface, limite considérablement les risques de pollution du circuit primaire.
Au contraire dans le circuit secondaire, on peut trouver localement des concentrations différentes de celle du circuit principal, du fait des processus d’ébullition dans le générateur de vapeur (GV) ainsi qu’une grande variété de matériaux métalliques (aciers au carbone, aciers peu ou faiblement alliés, alliages de nickel, de cuivre). Enfin, la présence de portions du circuit à pression inférieure à la pression atmosphérique, notamment au niveau du condenseur, refroidi par de l’eau brute, est une source potentielle d’entrée de polluants dans le circuit secondaire.
On pourra se reporter utilement à l’article Structures des réacteurs nucléaires- Aciers spéciaux Structures des réacteurs nucléaires. Aciers spéciaux.
2.1 Milieu primaire
2.1.1 Relâchement et transport des produits de corrosion
La conséquence première de la corrosion est parfois une modification de la composition chimique du milieu sans dégradation notable du matériau métallique lui‐même. C’est ce phénomène que l’on rencontre dans la corrosion généralisée du circuit primaire dont le résultat est un dépôt...
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