Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les réacteurs nucléaires électrogènes à eau sous pression ont subi différentes formes de dégradation des matériaux par corrosion, en raison de la présence d'impuretés dans des zones confinées. Les dommages les plus critiques ont été ceux des tubes de générateurs de vapeur en alliage 600, surtout affectés par une combinaison de corrosion intergranulaire et de fissuration sous contrainte. L'alliage 690 traité à 700/720 °C qui équipe les dernières générations de générateurs de vapeur n'a subi aucun dommage de corrosion après plus de 20 années de service. Néanmoins, il reste nécessaire de limiter à des teneurs aussi basses que possible les impuretés et le fer dans l'eau alimentaire. Un autre problème, récurrent bien que peu fréquent, est la fissuration, en général transgranulaire, sous contrainte d'aciers inoxydables austénitiques de type304 (L) et 316 (L) due à l'introduction transitoire d'oxygène dans des zones confinées du circuit primaire et de circuits auxiliaires où des traces d'ions chlorure et sulfate peuvent également être présentes.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre COMBRADE : Consultant - Ancien responsable du département Chimie-corrosion du Centre technique AREVA NP - Ancien expert international AREVA
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François VAILLANT : Ingénieur senior Corrosion EDF Recherche et Développement Centre des Renardières
INTRODUCTION
Les matériaux des réacteurs nucléaires électrogènes à eau sous pression (REP) ont été choisis pour leurs caractéristiques mécaniques, mais aussi pour leur résistance à la corrosion. Néanmoins, la majorité des problèmes de dégradation des matériaux survenus, en service ont été dus à des problèmes de corrosion, principalement de corrosion sous contrainte, survenus soit en milieu nominal (ce qui fait l'objet de l'article [BN 3 755]), soit dans des milieux contaminés de façon progressive ou transitoire par des impuretés, ce qui fait l'objet de la présentation ci-dessous.
Les générateurs de vapeur installés dans les années 1970-1980 ont été de loin les composants les plus atteints par des phénomènes de corrosion due à l'accumulation progressive d'impuretés contenues dans leur eau alimentaire. Les tubes en alliage 600 de ces générateurs de vapeur ont notamment subi, du côté secondaire, une combinaison de phénomènes de corrosion intergranulaire et de corrosion sous contrainte, généralement intergranulaire, qui a conduit d'abord au bouchage de nombreux tubes, puis au remplacement progressif de la majorité (de tous en France) des générateurs de vapeur de première génération.
La présence transitoire d'oxygène, en général liée à des procédures de remplissage du circuit primaire à la fin des périodes d'arrêt des tranches, est également à l'origine de la fissuration sous contrainte, généralement transgranulaire, d'aciers inoxydables austénitiques dans des zones confinées, notamment des bras morts, où des traces d'impuretés, principalement d'ions chlorure et sulfate, peuvent également être présentes, du fait d'une mauvaise propreté de certaines surfaces, ou de la présence de ces ions dans certains matériaux de joints ou de presse-étoupes. Cette dernière forme de dégradation est récurrente mais constitue un problème limité, loin d'être aussi critique que celle des tubes de générateurs de vapeur.
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MOTS-CLÉS
alliages de nickel réacteur à eau sous pression aciers inoxydables corrosion sous contrainte
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Matériaux du circuit secondaire et des circuits auxiliaires des réacteurs à eau sous pression4. Conclusions
Les problèmes de corrosion des alliages de nickel des tubes des générateurs de vapeur peuvent être considérés comme compris et en bonne voie de résolution et le retour d'expérience des dernières générations de générateurs de vapeur tend à confirmer ce point.
Les solutions existent également pour éviter la fissuration des aciers inoxydables dans les zones confinées des circuits primaires et des circuits auxiliaires.
Toutefois, l'efficacité des remèdes repose toujours de façon déterminante sur le maintien et le respect de spécifications appropriées concernant la propreté des surfaces, tant au niveau de la fabrication que des opérations de maintenance.
Dans le cas des tubes de générateurs de vapeur, les améliorations apportées à la conception des générateurs de vapeur et le choix d'un matériau offrant des marges importantes de résistance à la plupart des formes attendues de corrosion ne doivent pas dispenser de conserver et d'appliquer rigoureusement des spécifications d'eau alimentaire garantissant des teneurs en impuretés et en fer aussi basses que possible. L'expérience récente a en particulier montré que des traitements d'eau inappropriés peuvent conduire à la formation de dépôts solides capables de gêner la circulation de l'eau à travers les plaques-entretoises et d'induire des régimes de vibrations anormaux pouvant conduire à la fissuration, voire à la rupture par fatigue des tubes.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - STAEHLE (R.W.) et GORMAN (J.A.) - Progress in understanding and mitigating corrosion on the secondary side in PWR steam generators. - Proceedings of the 10th International Symposium on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems. Water Reactors, Lake Tahoe, Nevada, USA (2001).
-
(2) - STAEHLE (R.W.) et GORMAN (J.A.) - Quantitative Assessment of Submodes of Stress Corrosion Cracking on the Secondary Side of Steam Generator Tubing in Pressurized Water Reactors : Part 1. - Corrosion, vol. 59(11), p. 931 (2003).
-
(3) - STAEHLE (R.W.), GORMAN (J.A.) - Quantitative Assessment of Submodes of Stress Corrosion Cracking on the Secondary Side of Steam Generator Tubing in Pressurized Water Reactors : Part 2. - Corrosion, vol. 60(1), p. 5 (2004).
-
(4) - STAEHLE (R.W.), GORMAN (J.A.) - Quantitative Assessment of Submodes of Stress Corrosion Cracking on the Secondary Side of Steam Generator Tubing in Pressurized Water Reactors : Part 3. - Corrosion, 60(2), p. 115 (2004).
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(5) - ODAR (S.), NORDMANN (F.) - PWR and VVER Secondary System Water Chemistry. - Rapport,...
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