Le vieillissement des matériaux en service : mesures préventives prises pour la conception du réacteur EPR^TM

Aging of materials during plant operation: preventive measures in the design of the EPR^TM reactor

Responsable du département “Matériaux, Technologie, Chimie et END”, AREVA NP (France)

Résumé

La conception des nouveaux réacteurs à eau sous pression doit prendre en compte l’expérience passée et en particulier les leçons tirées du vieillissement en service des composants. Les avantages de cette démarche pour des exploitations de longue durée peuvent être très élevés dans le cas d’une conception évolutionnaire comme celle du réacteur EPR^TM dont les matériaux et les conditions de fabrication retenus sont le résultat d’une très longue optimisation.

Le vieillissement en service des matériaux inclut différents modes d’endommagement, de la fragilisation causée par les vieillissements thermiques ou l’irradiation jusqu’à la création de fissures par fatigue ou par corrosion. Même si les mécanismes d’endommagement ne sont pas totalement compris, les règles de bonnes pratiques et des modèles empiriques ont été développés pour fournir des prédictions fiables des cinétiques d’endommagement et de leurs conséquences. Toute cette expérience a été prise en compte durant la phase de conception du réacteur EPR^TM, pour le choix des matériaux et pour leurs conditions de service permettant d’exclure ou de limiter le vieillissement.

Abstract

The design of a new Pressurized Water Reactor (PWR) has to take into account past experience, and in particular the lessons drawn from aging of components already in operation. The benefit of this process for long-term operation can be exceptionally high in the case of an evolutionary design such as that of the EPR^TM reactor, for which the materials and the manufacturing conditions are the result of a very long term optimization.

Aging of materials in operation encompasses several damages, from the embrittlement caused by irradiation or thermal aging to the generation of cracks by fatigue or corrosion. These damages are known and characterized through international field experience and through a lot of laboratory studies performed worldwide, in France mainly by EDF, CEA and AREVA NP.

Even if some damage mechanisms are not fully understood, good practice rules or empirical models were developed in order to give accurate predictions of damage kinetics and consequences. All this experience was taken into account during the design phase of the EPR^TM project to define materials and/or service conditions allowing to prevent or to minimize aging.