Nucléaire : quels tests pour les 12 réacteurs à l'arrêt à cause d'un surplus de carbone ?

L'affaire des anomalies de fabrication de pièces essentielles dans le fonctionnement de l'EPR ou des réacteurs en fonctionnement tourne désormais au scandale, suite à la révélation de la falsification de rapports transmis par Areva à l'ASN. Côté sûreté, EDF et Areva s'attèlent à montrer que la teneur en carbone trop élevée sur quelques pièces stratégiques ne menace pas leur conformité aux normes de sûreté nucléaire. Les explications des tests réalisés.

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Nucléaire : quels tests pour les 12 réacteurs à l'arrêt à cause d'un surplus de carbone ?
La cuve du réacteur EPR sur le site de Flamanville

EDF et AREVA accumulent les difficultés depuis qu’a été mise en évidence, fin 2014, une concentration anormalement élevée de carbone dans l’acier ferritique (« acier noir ») dont sont constitués le couvercle et le fond de la cuve de l’EPR Flamanville 3 en construction. Areva, propriétaire de l’usine de Creusot Forge où ont été fabriquées les pièces, a été alors tenu par l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) de réaliser des tests de résistance de ces éléments critiques pour la sûreté.

12 réacteurs à l’arrêt à cause de pièces défectueuses

Quelques mois après, le dossier s’est aggravé. Les défauts de fabrication repérés sur la cuve de Flamanville se sont révélés être un cas parmi d’autres anomalies présentes sur des pièces présentes dans d’autres réacteurs, qui, eux, produisent déjà de l’électricité depuis de nombreuses années. Il s’agit toujours de concentrations en carbone trop élevées, qui concerneraient alors des cuves, plaques tubulaires et fonds primaires des générateurs de vapeur. Au final, les anomalies qui concernent les fonds de cuve de générateurs de vapeur fabriqués chez un fournisseur d’Areva, la Japan Casting et Forging Corporation (JCFC), sont les plus critiques en termes de sûreté. Douze réacteurs du parc nucléaire d’EDF sont équipés de ces générateurs de vapeur. Aujourd’hui, sept sont en contrôle, cinq autres vont devoir arrêter leur activité pour inspection.

Enfin, et c’est le pire, l’ASN a révélé des irrégularités, voire des falsifications, sur les rapports eux-mêmes transmis par Areva concernant des pièces fabriquées au Creusot ! Entre autres, les chiffres de contrôle réalisés par Areva sur les pièces lorsqu’elles sortent de l’usine ne sont pas ceux qu’a reçus l’ASN. 87 pièces sont déjà en cause mais l’ASN va éplucher l’ensemble des dossiers de fabrication pour savoir depuis quand datent ces mauvaises pratiques. Aujourd’hui, une seule pièce en particulier pourrait remettre en cause la sûreté, selon EDF : la virole basse du générateur de vapeur de Fessenheim 2.

1700 tests réalisés pour mesurer la ténacité des pièces

Côté technique, il appartient donc à EDF et Areva de justifier que les teneurs en carbone trop élevées sont compatibles avec les normes de sûreté, d’une part pour le couvercle et le fond de cuve de Flamanville 3, et d’autre part pour les générateurs de vapeur, dont la composition de l’acier est identique à la cuve.

Dans les deux cas, les qualités mécaniques caractéristiques de l’acier des composants sont la résistance à la traction (ductilité), la résistance aux chocs (résilience) et la résistance au déchirement (ténacité). En fait, la teneur en carbone trop élevée des éléments de cuve menace exclusivement leur ténacité, qui dépend aussi de la résilience. Pour évaluer celle des pièces de Flamanville, EDF a utilisé d’autres pièces identiques pour leur faire subir les tests. Trois pièces ont été sacrifiées : 1 couvercle qui avait été produit en avance pour Hinkley Point, un couvercle et un fond de cuve qui étaient prévus pour un projet abandonné d’EPR aux Etats-Unis.

Des échantillons, dit « éprouvettes », ont été prélevés depuis ces trois pièces et ont subi des tests pour éprouver leur résilience et leur ténacité. La résilience caractérise la capacité de l’échantillon à absorber l’énergie sans casser, tandis que la ténacité caractérise la résistance à la propagation d’une fissure. Les tests de résilience consistent à faire tomber en arc de cercle un pendule doté d’une pointe sur l’échantillon. Les tests de ténacité consistent à tirer dessus un échantillon doté d’une fissure pour regarder son évolution. Il s'agit des tests traditionnels effectués pour homologuer les caractéristiques des pièces utilisées dans les réacteurs. Au total, plus de 1700 tests ont été réalisés pour justifier la résistance des pièces.

Supporter les efforts consentis en cas de situation accidentelle

Pour les deux types de tests, l’effort porté sur les pièces augmente au fur et à mesure, effectuées à différentes températures, jusqu’à ce que la rupture soit atteinte. Plusieurs courbes sont ainsi réalisées, desquelles on déduit la ténacité minimale du matériau en fonction de la température. Ces efforts correspondent à ceux que peut subir une cuve sous les contraintes de changements de pression et de température. « Le fonctionnement nominal d’un réacteur est de 300°C et 155 bars », explique Sylvie Cadet-Mercier, directrice des nouveaux réacteurs et démarches sûreté au pôle nucléaire de l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN). En cas de situation accidentelle, par exemple une brèche dans un circuit d’eau froide qui viendrait se mélanger à l’eau chaude, la température et la pression varient, entraînant des efforts sur la cuve. Il faut alors que ces efforts restent inférieurs à l’effort limite. C’est ce que nous regardons. »

« Pas d’autre scénario que le maintien de la cuve chez EDF »

Dans le cas des éléments de cuve de Flamanville, EDF doit rendre sa copie avant fin 2016 à l’ASN et l’IRSN, le bras technique de l’ASN. Celui-ci se donne ensuite jusqu’à la fin du premier trimestre 2017 pour se prononcer. Dans le deuxième cas, les premiers résultats doivent être déposés avant le 30 novembre. Confiant, Xavier Ursat, directeur de l’ingénierie du nouveau nucléaire chez EDF a déclaré lors d’une conférence de presse que « EDF n’a pas prévu un autre scénario que le maintien de la cuve existante déjà installée à Flamanville ».

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