Bibliographie & annexes
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En anglais
RÉSUMÉ
Limiter les phénomènes de corrosion, augmenter la disponibilité des tranches, contrôler les rejets dans l'environnement et réduire la contamination radioactive, sont autant de défis que le chimiste doit relever pour le bon fonctionnement et la maîtrise de la sûreté des réacteurs à eau sous pression. L'optimisation judicieuse de la chimie des milieux primaire et secondaire des centrales REP françaises, durant toutes les phases de l'exploitation, est le principal levier permettant de répondre aux enjeux précédents.
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Limiting corrosion phenomena, enhancing plant availability, controlling discharges into the environment and reducing radioactive contamination, are challenges facing the chemist in ensuring proper operation of pressurized water reactors. The judicious optimization of the chemistry of primary and secondary circuits in French nuclear power plants during operation is the main way to respond to the above issues.
Auteur(s)
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Agnès STUTZMANN : Attachée service chimie - EDF, CEIDRE, Département Études, Saint-Denis, France
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Stéphanie LECLERCQ : Attachée service chimie - EDF, CEIDRE, Département Laboratoire, Chinon, France
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Carine MANSOUR : Ingénieur chercheur - EDF Recherche et Développement, Département Matériaux et Mécanique des Composants Groupe Chimie-Corrosion, Moret sur Loing, France
INTRODUCTION
Le parc nucléaire français compte 58 tranches nucléaires de type REP (réacteurs à eau pressurisée), de puissance électrique allant de 900 à 1 450 MWe, réparties sur 19 sites.
La durée de fonctionnement d'une tranche nucléaire de type REP, dont le principe de fonctionnement est synthétisé dans un encadré (§ 1), est réexaminée tous les 10 ans. Elle est aujourd'hui estimée à 40 ans. Pour estimer cette durée et dès le début de l'exploitation, il est nécessaire de connaître les principaux modes de dégradation des composants des réacteurs et d'assurer leur maintien en bon état de fonctionnement ou de procéder à leur remplacement quand c'est possible. Les phénomènes de corrosion des parties métalliques des circuits primaires et secondaires sont à l'origine de la plupart des dégradations constatées. En plus des effets directs de la corrosion sur les matériaux (risque de fissuration, fragilisation, perte de masse), il existe des effets indirects qui vont contribuer à l'apparition de phénomènes où les produits de corrosion libérés sont responsables de dépôts dans des zones sensibles, de l'encrassement et du colmatage des générateurs de vapeur (GV) du côté secondaire et sont aussi à l'origine de la radioactivité déposée dans le circuit primaire.
Pour maîtriser les différents phénomènes, plusieurs leviers d'action sont nécessaires. Que ce soit l'amélioration continue des procédés de fabrication des composants, ou encore des modes de fonctionnement optimisés, le choix d'une chimie adaptée constitue finalement un des outils principaux pour maintenir en bon état les composants des différents circuits. L'eau étant le principal vecteur des éléments en solution, le contrôle des paramètres chimiques durant toutes les phases de l'exploitation permet de maîtriser la plupart des phénomènes de dégradation.
Par ailleurs, plus récemment, les évolutions de la chimie doivent prendre en compte les différents enjeux de la loi TSN codifiée dans le Code de l'environnement, qui place au même niveau les différents intérêts protégés par la loi (sûreté, radioprotection, protection de l'environnement, santé et sécurité).
La première partie de l'article est consacrée au circuit primaire et la deuxième au circuit secondaire des centrales REP françaises. Dans chaque partie, les principaux modes de dégradation et les enjeux associés sont présentés, suivis par le choix du conditionnement chimique par circuit. Enfin, des voies nouvelles d'optimisation sont proposées.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
Flow accelerated corrosion | primary chemistry | secondary chemistry | water-steam loops
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4. Conclusion
La chimie au service de l'exploitation des centrales nucléaires d'EDF répond à des enjeux et objectifs aussi importants que la sûreté, la disponibilité, la durée de vie des matériels et la réduction des coûts de maintenance. Les conditionnements chimiques mis en œuvre définissent principalement la pureté, le pH et le potentiel d'oxydo-réduction souhaitables pour maintenir les fonctions et les performances, éviter les dégradations et maîtriser l'impact sur l'environnement, tout en tenant compte de contraintes de plus en plus fortes apportées par l'évolution des réglementations dans ce domaine. Les leviers qui sont définis pour limiter la dégradation des matériaux et augmenter leur durée de fonctionnement sont des outils qui permettent ensuite aux décideurs de caler la stratégie la plus adaptée industriellement.
Les voies d'optimisation et les contraintes spécifiques du conditionnement chimique du circuit primaire portent sur la limitation de la corrosion sous contrainte des alliages de nickel, la réduction des débits de dose et la diminution du risque d'apparition de dépôts sur le combustible, la mise en œuvre d'une passivation appropriée des GV associée à une mise en propreté, et la réduction des rejets d'acide borique.
Côté circuit secondaire, les voies d'optimisation concernent la limitation de l'encrassement et du colmatage des GV grâce à l'augmentation du pH lorsque cela est possible (absence d'alliages cuivreux dans le poste d'eau), la recherche d'amines de conditionnement permettant une bonne protection de l'ensemble des surfaces, afin de limiter le transport de produits de corrosion vers les GV, ainsi que la limitation des rejets azotés associés.
Une synthèse des dégradations principales et des solutions associées est indiquée dans le tableau 14.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MAZENC (A.) - Caractérisation par ToF-SIMS des couches de passivation des tubes de générateurs de vapeur en alliage 690 pour l'industrie nucléaire : apport à la compréhension des mécanismes. - Thèse de l'université Pierre et Marie Curie (2013).
-
(2) - MARTIN-CABANAS (B.) - Comportement des produits de corrosion dans le circuit primaire des centrales REP – Sorption du cobalt et du nickel sur des ferrites représentatifs. - Thèse de l'université Paris XI (2007).
-
(3) - LE CALVAR (M.), BRETELLE (J.-L.), CAILLEAUX (J.-P.), LACROIX (R.), GUIVARCH (M.), TAUNIER (S.), GRESSIER (F.), VARY (P.), CORREDERA (G.), ALOS-RAMOS (O.), DIJOUX (M.) (EDF) - Effect of water chemistry on deposition for PWR plant operation. - Paris, NPC (2012).
-
(4) - MACHET et al - XPS and STM study of the growth and structure of passive films in high temperature water on a nickel-base alloy. - Electrochimica Acta, p. 3957-3964 (2004).
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(5) - Livre blanc du tritium. - Publication ASN, 8 juil. 2010.
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