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Auteur(s)
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Jean-Pierre HUTIN : Directeur technique adjoint de la Division production nucléaire, Électricité de France
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Cet article présente les principes et les modalités de mise en œuvre de la maintenance des chaudières nucléaires. Comme une bonne partie des installations d’une centrale nucléaire est identique, tant du point de vue fonctionnel que technologique, à ce que l’on peut rencontrer sur une centrale thermique classique, voire sur d’autres installations industrielles, l’exposé se limite à la maintenance des parties spécifiquement nucléaires. Il se focalise sur les pratiques françaises, mais celles-ci ne sont pas fondamentalement différentes de ce qui se fait dans les autres pays.
La maintenance contribue de façon importante aux grands enjeux auxquels est confrontée l’industrie nucléaire : sûreté et compétitivité de la production, durée de vie des installations, confiance du public. Si les technologies nécessaires sont souvent assez « classiques », ce sont surtout les conditions de leur mise en œuvre qui sont particulières, du fait des spécificités du nucléaire : haut niveau de fiabilité requis, nécessité de faire presque toute la maintenance pendant les arrêts pour rechargement (alors que nombre de systèmes doivent rester disponibles), risque d’irradiation et de contamination, exigences fortes en matière de qualité, surveillance permanente par les « autorités de contrôle », etc.
La majeure partie de la maintenance des chaudières nucléaires est une maintenance préventive dont les choix sont fondés, autant que faire se peut, sur le retour d’expérience et sur une analyse fonctionnelle des risques. Elle doit être limitée à ce qui est strictement nécessaire car un excès de maintenance peut être lui-même source de défaillance dans la mesure où l’on ne peut totalement exclure une erreur pendant une intervention, surtout si celle-ci est délicate. Mais il faut également penser avec suffisamment d’anticipation aux grandes opérations de rénovation et de remplacement qui sont indispensables pour préserver l’investissement.
À chaque fois que cela est possible, l’exploitant a recours aux techniques de maintenance conditionnelle qui permettent de n’engager d’interventions intru-sives que lorsque des paramètres représentatifs de l’état des composants atteignent des valeurs seuils. La surveillance de ces paramètres est assurée soit de façon continue (fuite, températures, vibrations, etc.) soit de façon périodique avec des méthodes d’examens non destructifs (ressuage, ultrasons, radiographie, courants de Foucault, etc.).
Dans l’organisation des activités, il est important d’associer les constructeurs d’origine, mais également les prestataires qui doivent adhérer aux objectifs de l’exploitant et s’approprier les contraintes spécifiques du nucléaire. Une politique de relations industrielles particulières est indispensable pour s’assurer de la pérennité des moyens et des compétences dans un marché très spécialisé (par exemple vis-à-vis de la question des pièces de rechange).
Enfin, il faut être conscient que le haut niveau de qualité exigé passe par le professionnalisme et la responsabilisation des acteurs qui doivent être formés et motivés dans ce sens. Les dégradations qui se manifestent sur les matériels ne doivent pas faire oublier que c’est en dépassant la simple vision technique et en motivant l’ensemble des personnels de maintenance, de conduite, d’ingénierie, internes ou externes, que de bons résultats peuvent être obtenus.
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- Version courante de juil. 2017 par Jean-Pierre HUTIN
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Maintenance et enjeux du nucléaire1. Description des installations
On ne dira ici que ce qu’il importe de savoir en terme de conception/fabrication/exploitation pour comprendre l’exposé sur la maintenance. La description est celle des installations nucléaires de production d'électricité (filière à eau sous pression) du parc de production d’EDF. Ce parc comporte 58 tranches réparties sur vingt sites, chaque tranche constituant un moyen de production quasi autonome avec un réacteur (ou « chaudière ») à eau sous pression et une partie conventionnelle (turbine – alternateur) délivrant une puissance électrique de 900 MWe (34 tranches), 1 300 MWe (20 tranches) ou 1 450 MWe (4 tranches). Les informations données ici restent cependant pertinentes vis-à-vis de la maintenance de n’importe quelle autre installation de la filière à eau pressurisée. Les données chiffrées sont des valeurs moyennes destinées surtout à fixer les ordres de grandeur.
1.1 Process général et paramètres physiques
Le principe consiste à utiliser l’énergie libérée par une réaction nucléaire contrôlée pour échauffer de l’eau sous pression (fluide primaire) qui va ensuite céder sa chaleur à un fluide secondaire qui se vaporise et actionne une turbine et un alternateur.Pour mieux apprécier les conditions de fonctionnement des matériels, rappelons l’ordre de grandeur des principaux paramètres physiques. L’eau primaire sous pression (155 bar) se réchauffe d’une quarantaine de degrés (typiquement de 285 à 325 ˚C) en passant dans le cœur constitué de 157 ou 193 assemblages combustibles selon les paliers (débit primaire 68 000 ou 93 200 m3/h). La réaction nucléaire – et donc la puissance du réacteur – est contrôlée par la teneur en bore (neutrophage) de l’eau primaire et par les grappes de commande qui contiennent, elles aussi, un matériau absorbeur de neutrons et que l’on insère ou que l’on extrait du cœur (53 ou 65 grappes selon les paliers).L’eau primaire va ensuite dans les générateurs de vapeur (GV) où elle cède son surplus de chaleur au circuit secondaire avant de revenir dans le cœur. Côté secondaire, l’eau alimentaire entre dans les GV à environ 220 ˚C et en ressort sous forme de vapeur saturée à 280 ˚C sous une pression de 60 à 70 bar (humidité résiduelle 0,25 % ; débit...
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