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RÉSUMÉ
Le développement de nouveaux concepts de réacteurs (dits de génération IV ou de fusion thermonucléaire contrôlée) est un enjeu majeur des prochaines décennies dans le domaine de l’énergie. Ces nouveaux réacteurs amènent de nouveaux défis et le développement de nouveaux matériaux et technologies associées. Le passage d’une dimension expérimentale à une dimension industrielle de ces concepts peut être accéléré en associant ces développements à une démarche de standardisation. Cela nécessite alors un travail sur les codes de conception et de construction et normes utilisés par l’industrie. Cet article a pour objet de présenter comment ce travail est mené sur les principaux matériaux des installations nucléaires innovantes en France, au travers d’un référentiel industriel, le code RCC-MRx.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Cécile PETESCH : Ingénieur chercheur - Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, Centre de Saclay, France
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Martine BLAT YRIEIX : Ingénieur chercheur - EDF R&D, Département Matériaux et Mécanique des Composants, Les Renardières, France
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Jérôme GARNIER : Ingénieur chercheur - Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, Centre de Saclay, France
INTRODUCTION
Le développement de nouvelles techniques et de nouvelles technologies repose pour une part importante sur l’aptitude des matériaux à se comporter de façon satisfaisante lors de leur mise en œuvre et en service. Cela est particulièrement vrai pour les industries électronucléaires, en raison du degré très élevé de sécurité, de fiabilité et de longévité recherché.
L’objectif de cet article est de présenter les principaux matériaux utilisés pour les installations nucléaires innovantes qui ont donné lieu à une valorisation au travers d’un référentiel industriel, le code RCC-MRx publié par l’AFCEN. Les installations concernées sont celles aujourd’hui couvertes par le champ d’application du code, à savoir les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na), les réacteurs expérimentaux du type du réacteur Jules Horowitz (RJH) et les installations de fusion. À noter que le RCC-MRx est le pendant d’un autre code, le RCC-M qui est également publié par l’AFCEN, et qui est dédié à la conception des composants mécaniques des réacteurs à eau sous pression.
L’article comprend deux parties :
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en premier lieu, une description des principaux matériaux de structure introduits dans le référentiel RCC-MRx au travers du retour d’expérience de la conception et de la construction des réacteurs précédemment cités ;
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ensuite, le processus mis en place qui conduit à leur codification.
Au travers de ces trois types d’installations différentes, il apparaît que la démarche mise en œuvre pour aboutir à la codification d’un matériau se doit d’être adaptée, en fonction du retour d’expérience du matériau dans l’environnement visé.
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Codification des matériaux
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1. Matériaux de structure codifiés
1.1 Principaux matériaux choisis pour les structures des réacteurs à neutrons rapides au sodium (RNR-Na)
La famille des réacteurs à neutrons rapides au sodium (RNR-Na) appartient aujourd’hui aux concepts identifiés comme réacteurs de 4e génération . Ils y sont considérés comme le concept le plus mature étant donné que cette technologie dispose d’un retour d’expérience international issu de réacteurs rapides électrogènes expérimentaux connectés au réseau électrique. De manière non exhaustive, on mentionnera les réacteurs russes [BN 600]et [BN 800], seuls RNR-Na de puissance actuellement en fonctionnement mais aussi la construction en Inde du réacteur PFBR ou en Chine du réacteur CFR 600. Le Japon dispose aussi d’un retour d’expérience avec les réacteurs de Joyo (non connecté au réseau) et Monju. Considérant plus particulièrement la France, l’expertise sur ce type de réacteur a été acquise au cours de plusieurs décennies via la réalisation et l’exploitation des réacteurs Rapsodie (non connecté au réseau), Phénix (PX) ...
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Matériaux de structure codifiés
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GUIDEZ (J.), PRELE (G.) - * - . – Superphénix. Les acquis techniques et scientifiques (2016).
-
(2) - CEA - Les réacteurs nucléaires expérimentaux. - Monographie CEA DEN – Édition Le Moniteur (2012).
-
(3) - TAVASSOLI (F.), DIEGELE (E.), LINDAU (R.), LUZGINOVA (N.) - Current status and recent research achievements in ferritic/martensitic steels. - Journal of Nuclear Materials 455, p. 269-276 (2014).
-
(4) - AIELLO (G.), AKTAA (J.), CISMONDI (F.), RAMPAL (G.), SALAVY (J.-F.), TAVASSOLI (F.) - * - . – Assessment of design limits and criteria requirements for Eurofer structures in TBM components.
-
(5) - CHOSSON (R.) - Guide pour l’introduction d’un nouveau matériau dans le RCC-MRx, Exigences et recommandations pour l’obtention des données nécessaires à l’établissement des Ensembles de Caractéristiques pour les matériaux de l’annexe A3 du RCC-MRx. - AFCEN/RX.17.004, Publication Technique de l’AFCEN (2017).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 1 : Méthode d'essai à température ambiante. - EN ISO 6892-1 - 2019
-
Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 2 : Méthode d'essai à température élevée. - EN ISO 6892-2 - 2018
-
Méthode de dérivation des valeurs minimales de la limite conventionnelle d'élasticité des aciers à températures élevées. - EN 10314 - 2016
-
Aciers et alliages de nickel pour éléments de fixation utilisés à température élevée et/ou basse température. - NF EN 10269 - 2013
ANNEXES
Projet Astrid
Projet DEMO
https://www.euro-fusion.org/programme/demo
Projet ITER
Projet réacteur Jules Horowitz (RJH)
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