Chimie de l'eau et corrosion dans les réacteurs à eau sous pression (REP)

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, de faibles débits de dose auxquels peuvent être exposés les travailleurs et la population, un impact environnemental (rejets/effluents) acceptable 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.

Après les informations essentielles fondamentales permettant de comprendre les phénomènes physico-chimiques qui interviennent dans les circuits d'une centrale nucléaire, cet article précise les enjeux liés à la chimie, la corrosion des principaux circuits (primaire et secondaire essentiellement). Les divers types de dégradations en fonction de la conception et des matériaux et les remèdes associés sont décrits. Ils concernent notamment la fissuration sous contrainte des alliages inoxydables, la corrosion-érosion des aciers au carbone. Le comportement du combustible nucléaire et les risques d'anomalie de flux sont précisés. Les moyens de maîtriser la dosimétrie et certains rejets dans l'environnement sont également explicités. Les spécifications chimiques les plus importantes appliquées pour une exploitation fiable des centrales sont indiquées.

Le lecteur pourra consulter utilement les articles spécialisés du traité Métallurgie ainsi que, dans le traité Génie nucléaire, les articles décrivant la technologie des réacteurs à eau pressurisée et la rubrique « Structure des réacteurs nucléaires ».