Améliorer la fiabilité des centrales électriques au Royaume-Uni

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Les exploitants de centrales nucléaires utilisent les données sur les contraintes du CCFN pour garantir un fonctionnement sûr, fiable et économique.

Histoires de recherche | Centre canadien de faisceaux de neutrons (CCFN) | Publié à l'origine le 1er mars 2016

L’un des moyens utilisés par les producteurs d’électricité pour garantir la sécurité consiste à prendre des décisions prudentes pour résoudre le moindre problème de sécurité. Des problèmes rares et inattendus, même mineurs, dans les réacteurs nucléaires du monde entier peuvent parfois entraîner des arrêts temporaires afin d’enquêter et de réagir. Lorsque les exploitants de réacteurs choisissent de renoncer à la production d’électricité, qui peut représenter des dizaines, voire des centaines de millions de dollars, cela montre l’importance qu’ils accordent à la sécurité des opérations.

Les exploitants commanditent ou effectuent des recherches pour améliorer les prévisions du comportement des matériaux au fil des décennies, afin de réduire les problèmes inattendus qui entraînent des temps d’arrêt. Ainsi, l’amélioration de la fiabilité des centrales électriques va de pair avec celle de la sécurité et de la rentabilité.

L’un des facteurs susceptibles d’entraîner des fissures dans les composants métalliques sur de longues périodes est appelé « fluage », c’est-à-dire que la forme d’un métal se déforme très lentement. Le fluage peut affecter la croissance des fissures et finalement limiter la durée de vie utile des composants à haute température, tels que ceux situés près du cœur d’un réacteur avancé refroidi au gaz (AGR).

EDF Energy au Royaume-Uni collabore avec le professeur John Bouchard de l’Open University pour étudier les comportements des matériaux pertinents pour les réacteurs AGR, générant ainsi des connaissances pour les dossiers de sécurité présentés à l’autorité de régulation de l’énergie nucléaire.

« Les données sur les contraintes du CCFN ont aidé EDF Energy à expliquer les observations de taux de croissance accélérés des fissures. Aujourd’hui, EDF Energy continue d’utiliser ces données dans d’autres études visant à réduire les temps d’arrêt imprévus de la centrale, améliorant ainsi la sécurité et la rentabilité des opérations. »

La centrale électrique Heysham 1 dans le Lancashire, en Angleterre (exploitée par EDF Energy) abrite deux réacteurs avancés refroidis au gaz qui produisent ensemble 1 150 mégawatts d’électricité.

L’équipe du professeur Bouchard a accédé au Centre canadien de faisceaux de neutrons en 2012 afin de quantifier l’influence des contraintes résiduelles sur les taux de croissance des fissures de fluage à haute température. Le CCFN a examiné des échantillons de test fabriqués par le soudage par faisceau d’électrons d’un tuyau en Esshete 1250, un type d’acier inoxydable, qui avait subi une exposition prolongée à des conditions de service à haute température. Le professeur Bouchard a appliqué deux méthodes complémentaires pour déterminer une partie des contraintes, qui se sont avérées en accord avec les données neutroniques et ont permis d’obtenir des résultats très fiables. La distribution complète des contraintes le long de la direction de la fissure, telle qu’obtenue par le CCFN, a ensuite été utilisée pour montrer que le soudage par faisceau d’électrons introduit des contraintes élevées, qui produisent inévitablement des effets importants sur le comportement de la croissance des fissures en fatigue, en rupture ou en fluage.

EDF Energy a ensuite appliqué les mesures de contrainte du CCFN pour calculer le degré de contribution de la contrainte à la croissance des fissures de fluage dans l’échantillon. Les résultats ont démontré que la contrainte exercée par ces soudures par faisceau d’électrons accélère effectivement les taux de croissance des fissures de fluage, aidant EDF Energy à expliquer les observations antérieures des taux de croissance des fissures dans les répliques des soudures de tuyaux. Aujourd’hui, EDF Energy continue d’utiliser les données sur les contraintes dans le cadre d’autres études qui font appel à la modélisation informatique pour simuler les effets des contraintes (ainsi que d’autres facteurs contributifs) sur la croissance des fissures, une étape vers la réduction des temps d’arrêt imprévus et l’amélioration de la sécurité et de la rentabilité de ses centrales électriques.

DOI : 10.1007/s11340-012-9672-7

Cet article de recherche a été republié avec l’autorisation de l’Institut canadien de diffusion des neutrons.