Une étude sur le vieillissement des matériaux au sein des centrales nucléaires

Les centrales nucléaires européennes sont typiquement conçues pour une durée de fonctionnement d’environ 40 ans. Indépendamment de la transition énergétique allemande et de la décision de sortie du nucléaire qui y est associée en Allemagne, les conditions pour un fonctionnement plus long des centrales nucléaires (de 60 à 80 ans) font l’objet de travaux de recherche dans plusieurs pays.

 

Les partenaires du projet européen LONGLIFE ont étudié le vieillissement des cuves sous pression des centrales nucléaires. Ce projet, financé par l’Union européenne à hauteur de 2,7 millions d’euros et qui vient de se terminer, a été coordonné par le Centre Helmholtz de Dresde-Rossendorf (HZDR, Saxe).

 Les effets du vieillissement des matériaux du réacteur ne doivent en aucun cas affecter la sécurité des centrales nucléaires, y compris lors de durées de fonctionnement plus longues. L’état des matériaux est donc suivi régulièrement. Pendant le fonctionnement, les matériaux du réacteur, sous l’influence du flux de neutrons à haute énergie généré lors de la fission nucléaire dans le réacteur, perdent progressivement leurs propriétés mécaniques, dont la ténacité. Cette fragilisation est due à l’interaction à l’échelle atomique des neutrons avec les renforts métalliques des matériaux, et se traduit par exemple dans le comportement conduisant à la rupture de l’échantillon de matériau.

A plus longue échéance, les matériaux sont généralement exposés à une dose de neutrons supérieure. Quel impact cela a-t-il sur les matériaux ? Les méthodes et modèles prédictifs avec lesquels la fragilisation a été surveillée jusqu’à présent sont-ils adaptés à une utilisation à long terme des centrales nucléaires, ou doivent-ils être modifiés ? Ces questions ont été au centre du projet européen LONGLIFE, dans lequel ont été impliqués 16 partenaires issus de neuf pays européens dont le CNRS, le CEA, Areva et EDF entre janvier 2010 et décembre 2013.

 

La fragilisation pendant le fonctionnement à long terme a été étudiée à partir d’une variété d’échantillons de matériaux irradiés à différents stades, fournis par les partenaires du projet. Ainsi, les propriétés mécaniques des matériaux irradiés ne peuvent être testées que dans des « cellules chaudes »[1], telles que celle de l’HZDR. Les chercheurs portent un intérêt particulier à l’influence de l’intensité du rayonnement (le flux neutronique) sur les matériaux à un moment donné. Ainsi des matériaux ayant été irradiés pendant de nombreuses années avec un flux de neutrons faible, montrent, au niveau atomique, des changements différents d’autres matériaux ayant été exposés pendant une période plus courte à un flux neutronique élevé. Cet effet, ainsi que d’autres effets importants pour l’irradiation à long terme peuvent maintenant être pris en compte dans le suivi du vieillissement des matériaux. Une directive reprenant ces éléments a été élaborée dans le cadre du projet LONGLIFE. —

 

[1] Les cellules chaudes, « hot cells » en anglais, désignent des chambres de confinement blindées au sein desquelles s’effectuent des manipulations de matières radioactives. Elles permettent de protéger les manipulateurs d’isotopes radioactifs.

 

Pour en savoir plus, contacts :

Eberhard Altstadt, Institut de physique ionique et recherche en matériaux, Centre Helmholtz de Dresde-Rossendorf (HZDR) – tél. : +49 351 260 2276 – email : e.altstadt@hzdr.de

 

Sources :

« Langere Laufzeiten für europaische Kernkraftwerke », communiqué de presse du Centre Helmholtz de Dresde-Rossendorf (HZDR) – 10/01/2014 – http://www.hzdr.de/db/Cms?pOid=40753&pNid=99

 

Rédacteurs :

Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr/