Application du concept de fuite avant rupture aux conduites d'alimentation des réacteurs CANDU en cas de fissuration induite par l'utilisation en service

Résumé du document technique présenté à la :
20^e Conférence internationale sur la mécanique des structures dans la technologie
des réacteurs (SMiRT 20, Division 2, document 1854)
Espoo, Finlande
Du 9 au 14 août 2009

Rédigé par :
John C. Jin et Raoul Awad
Commission canadienne de sûreté nucléaire
Ottawa (Ontario), Canada

Résumé

La fuite avant rupture (FAR) est le mode de défaillance retenu pour expliquer la défaillance des conduites d'alimentation des réacteurs CANDU avec fissuration intergranulaire induite par l'utilisation en service à la centrale nucléaire de Point Lepreau (CNPL) et à celle de Gentilly-2 (G-2) exploitées actuellement au Canada. Dans le cadre du programme de remise à neuf en vue du prolongement de la durée de vie, les conduites d'alimentation de la CNPL seront remplacées au cours des derniers mois de 2009, et G-2 devrait également être remise à neuf en 2011. Ce type de fissuration n'a été observé dans aucune autre centrale CANDU. Cependant, à cause des connaissances limitées pouvant expliquer ce mécanisme de fissuration, particulièrement en ce qui a trait aux causes fondamentales, il est actuellement impossible d'empêcher que ce phénomène se produise dans les conduites d'alimentation d'autres centrales CANDU qui ont des antécédents de fabrication analogues et où les conditions d'exploitation ressemblent à celles qui prévalent à la CNPL et à G‑2. Bien que la cause fondamentale n'ait pas encore été confirmée, on reconnaît généralement que les contraintes résiduelles dues aux efforts de traction jouent un rôle clé dans l'apparition et la propagation des fissures induites par l'utilisation en service. De même, la fissuration devrait être considérée comme plausible dans les conduites d'alimentation ayant des niveaux suffisants de contraintes de traction résiduelles. Une fois que la fissuration induite par l'utilisation en service est devenue un mécanisme de détérioration actif et qu'il y a des incertitudes à savoir si la paroi sera touchée durant l'exploitation d'après une estimation de leur vitesse de propagation et des limites de détection de la technique d'inspection en service, la FAR devrait être considérée comme l'un des éléments clés pour déterminer l'aptitude fonctionnelle pour l'ensemble des conduites d'alimentation. Suite à une évaluation de la FAR, il faudrait confirmer qu'une rupture de conduite d'alimentation constitue un événement improbable, même dans les cas où des fissures n'ayant pas été détectées dans le cadre d'un programme d'inspection se propageraient en traversant la paroi au cours de la prochaine période d'exploitation.
Au Canada, l'organisme de réglementation est d'avis que les procédures visant à démontrer que la FAR appuie l'exploitation continue des composants qui se sont détériorés devraient être élaborées d'une manière différente de celle qui est employée pour la FAR classique dans le cas de l'élimination des contraintes liées à l'effet de fouet. Ces procédures devraient intégrer les caractéristiques réelles des mécanismes de détérioration, comme la morphologie des fissures, le rapport d'aspect, les propriétés des matériaux, etc. Plus particulièrement, il conviendrait surtout de démontrer qu'il existe une procédure visant à s'assurer que des mesures sont prises en temps opportun et de manière sûre. Les marges de sûreté adoptées lors de l'évaluation du taux de fuite et la marge de stabilité de la fissure seraient assujetties à un examen réglementaire et à des critères d'acceptation.

Une perspective réglementaire détaillée relative à l'application de la FAR aux conduites d'alimentation des CANDU accompagnée de fissuration induite par l'utilisation en service est examinée dans le présent document.

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