Manteau du réacteur

Qu’est-ce que le manteau du cœur du réacteur?

Entouré de nombreuses barrières de sécurité, le manteau du réacteur se situe à l’intérieur de la cuve de pression du réacteur. Il s’agit d’un cylindre ouvert à ses deux extrémités, constitué de sept anneaux en acier soudés les uns aux autres. Quatre de ces anneaux comportent chacun deux demi-tuyaux soudés verticalement.

Le manteau sert à canaliser l’eau de refroidissement de façon à ce qu’elle circule de bas en haut à travers les éléments combustibles. Il stabilise en outre les composants du cœur du réacteur et retient l’eau de refroidissement en cas d’incident.

Fissures longitudinales et transversales sur le manteau du cœur

Le manteau du cœur de la CNM présente des fissures au niveau de plusieurs soudures horizontales. Celles-ci sont soit parallèles aux soudures horizontales (donc longitudinales) soit perpendiculaires (donc transversales). Les fissures longitudinales ont été découvertes en 1990, et les fissures transversales en 2014. L’intégrité du manteau du cœur reste garantie en dépit de ces fissures, et ce même dans l’hypothèse d’une défaillance majeure.

Mesures permettant d’empêcher la progression des fissures

Depuis 1990, les soudures sont régulièrement examinées dans le cadre de contrôles visuels et de mesures par ultrasons. Quatre tirants d’ancrage ont par ailleurs été installés en 1996. Ceux-ci diminuent la charge qui s’exerce sur les soudures et stabilisent le manteau du cœur du réacteur en l’appuyant à la paroi de la cuve de pression.

Les fissures sont dues à ce que l’on appelle la corrosion fissurante sous tension, c’est-à-dire la conjonction des effets de la tension dans le matériau associés aux effets chimiques de l’eau déminéralisée utilisée dans le réacteur. Dans le monde, on compte près de 50 autres centrales nucléaires dont le manteau du cœur du réacteur présente une corrosion fissurante sous tension.

En l’an 2000, afin de réduire la corrosion, la composition chimique de l’eau du réacteur a été modifiée grâce à l’ajout de métaux précieux et d’oxygène. 
 

La sûreté de la CNM est attestée

La sûreté du manteau du cœur du réacteur continuera d’être contrôlée pendant chaque révision annuelle jusqu'à l'arrêt définitif du fonctionnement de puissance à la fin de 2019. Les résultats des révisions annuelles sont systématiquement présentés à l’Inspection fédérale de la sécurité nucléaire (IFSN) avant le redémarrage de l’installation. Les résultats 2018 confirment que la stabilité du cœur du manteau continuera d’être assurée même après l’arrêt du fonctionnement de puissance.

Deux requêtes de l’IFSN concernant le manteau du cœur du réacteur

Dans sa décision du 3 décembre 2015 relative à la poursuite de l’exploitation de la CNM jusqu’à la fin de 2019, l’Inspection fédérale de la sécurité nucléaire (IFSN) a formulé deux requêtes:

  • Requête 1: Des contrôles non destructifs doivent être réalisés à l’enveloppe du cœur de la CNM lors de chaque révision annuelle au moyen de systèmes de contrôle qualifiés.
  • Requête 2: Les constats issus des contrôles de l’enveloppe du cœur doivent être évalués lors de chaque révision annuelle en fonction de l’état de la science et de la technique ainsi que par rapport à l’expérience internationale en exploitation. Le permis pour le redémarrage de l’installation après une révision n’est accordé par l’IFSN que si les critères suivants sont remplis :
    - Kl,max < 75 MPa m0.5 indépendamment de l’orientation et de la profondeur de la fissure
    - ltransv. < 320 mm pour des fissures transversales traversant la paroi

Comment comprendre les critères de la requête 2?

Le mégapascal racine de mètre (MPa m0.5) est une grandeur de calcul utilisée en mécanique de la rupture. Il désigne le facteur d’intensité de contrainte. Cette unité caractérise la charge à la tête d’une fissure et dépend des contraintes externes, des propriétés élastiques du matériau et de la géométrie de la fissure. Le facteur d’intensité de contrainte («charge») est habituellement comparé à la limite de rupture («capacité de charge») du matériau. Conformément à la requête 2, l’intensité de contrainte calculée à la fissure ne doit pas dépasser 75 MPa m0.5. Dans le cas du manteau du cœur du réacteur de la CNM, la ténacité à la rupture est de 123 MPa m0.5 minimum (en fonction de la position de la soudure), ce qui représente des marges de sécurité considérables comparé à la valeur de la charge maximale de 75 MPa m0.5.

Le second critère s’applique également pour les fissures transversales traversant la paroi: leur longueur doit être inférieure à 320 mm. Si des longueurs supérieures sont constatées, il faudra considérer qu’un mécanisme de détérioration associé à une progression rapide des fissures est en cours. Celui-ci se distingue du phénomène de corrosion fissurante.

Le manteau du cœur remplit toutes les exigences de l’IFSN

La CNM a procédé à des contrôles sur le manteau du cœur du réacteur lors de la révision annuelle 2018. Les résultats montrent que les critères imposés par l’IFSN afin de permettre le redémarrage de l’installation sont remplis avec des marges de sécurité importantes. La stabilité du manteau du cœur du réacteur est attestée.

Où se situent les fissures?

Les fissures se trouvent au niveau des soudures horizontales. Les soudures verticales ne présentent aucune fissure.

Fissures longitudinales

Les fissures longitudinales se trouvent sur quatre soudures horizontales (H3, H4, H5 et H7a). Leur longueur n’est pas représentative de la stabilité car dans le cadre de l’évaluation de la mécanique de rupture, on part du principe que les fissures effectuent un mouvement circulaire autour du cœur (cf. illustration ci-dessous).

Fissures transversales

Les fissures se trouvent au niveau de la soudure horizontale H4.

 

Résultats des mesures effectuées au cours de la révision annuelle de 2018

La CNM a procédé aux contrôles requis sur le manteau du cœur du réacteur lors de la révision annuelle de 2018. Aucune nouvelle fissure n'a été trouvée. Les critères imposés par l’IFSN afin de permettre le redémarrage de l’installation sont remplis avec des marges de sécurité importantes. La stabilité du manteau du cœur du réacteur continue ainsi d’être attestée, même au-delà de l’arrêt définitif du fonctionnement de puissance.

Fissures longitudinales

Les contrôles visuels effectués en 2018 indiquent que la longueur des fissures n’a pas évolué dans la précision de mesure. La longueur cumulée de toutes les fissures s’élève toujours à environ 26% de la circonférence du manteau de 9,5 m. 

La profondeur des fissures longitudinales n’a pas évolué elle non plus depuis 2011.

Fissures transversales

Dans les limites de la précision pouvant être atteinte, les contrôles visuels réalisés en 2018 montrent que les longueurs et la dilatation en profondeur des dix fissures au tracé transversal n’ont pas évolué. La plus longue de ces dix fissures mesure toujours 99 mm et traverse la paroi sur une longueur inchangée de 36 mm.

Les tableaux présentent les valeurs mesurées lors des examens par ultrasons réalisés en 2017. Les mesures relevées lors des contrôles visuels effectués en 2018 ne peuvent être comparées aux résultats des analyses à ultrasons du fait de méthodes de mesure différentes.

 

 

Tableau fissures longitudinales (2017)

Soudure

Position [°]

Longueur de fissure [mm]

Profondeur max. de fissure [mm]

H3

308, en bas

      678

19.9

H4

49, en haut

      149

10.5

H4

54, en haut

         31

6.2

H4

55, en haut

         56

6.5

H4

93, en haut

      403

9.1

H4

114, en haut

      281

11.5

H4

136, en bas

         62

8.4

H4

173, en haut

      310

10.3

H4

190, en haut

         19

9.3

H4

199, en haut

      436

13.5

H4

279, en haut

         25

7.6

H4

283, en haut

      181

11.4

H4

290, en bas

      174

10.0

H4

354, en haut

      347

12.3

H5

239, en haut

         95

9.2

H5

329, en haut

         93

8.5

H7a

252.5, en bas

         43

2.1

H7a

257.2, en bas

         43

4.8

H7a

313.2, en bas

         12

9.6


Tableau fissures transversales (2017)

Soudure

Position [°]

Longueur de fissure [mm]

Profondeur max. de fissure [mm]

H4

6, en haut

           6

9.7

H4

106, en bas

         99

31.5

H4

156, en haut

         18

18.8

H4

158, en haut

         21

14.0

H4

180, en haut

         48

31.1

H4

191, en haut

         75

14.4

H4

191, en bas

           6

11.1

H4

193, en hat

         45

14.0

H4

194, en bas

         30

17.2

H4

200, en haut

         21

12.1

Surveillance et mesure de la radioactivité

Les autorités suisses assurent une surveillance permanente de la radioactivité. Trois réseaux de sondes différents mesurent le rayonnement radioactif présent dans le pays, y compris dans le voisinage des centrales nucléaires. Ils montrent que le rayonnement émanant de ces installations est très faible – il est même inférieur au rayonnement naturel présent dans notre environnement. Les résultats de leurs mesures peuvent être consultés sur Internet, où ils sont actualisés chaque jour.

Des différences géographiques

En Suisse, nous subissons chaque année un rayonnement moyen de 5,5, mSv. Les rayonnements journaliers moyens mesurés par les réseaux suisses de surveillance varient selon les endroits. La radioactivité naturelle la plus forte de Suisse soit relevée au Piz Giuv, au nord de Sedrun.

Suivi permanent de la radioactivité

L’Office fédéral de la santé publique (OFSP), la Centrale nationale d’alarme (CENAL) et l’IFSN assurent une surveillance permanente de la radioactivité en Suisse. Cette surveillance porte sur l’atmosphère, les précipitations, l’eau, le sol, l’herbe, le lait et d’autres denrées alimentaires (gibier, champignons, céréales, etc.) ainsi que sur le voisinage des installations nucléaires et des autres sources potentielles de rayonnement.

Les dernières valeurs mesurées sont publiées sur Internet et peuvent être consultées à tout moment.

Réseaux d’alerte suisses

Trois systèmes d’alerte automatique ont été mis sur pied pour que les organes d’intervention puissent réagir rapidement en cas de risque radioactif:

NADAM

Le réseau NADAM compte 58 stations réparties dans toute la Suisse. Celles-ci transmettent les débits de dose et valeurs de précipitations mesurés toutes les dix minutes à la CENAL (Centrale nationale d’alarme), qui gère le système. En cas de dépassement de la limite de 1 microsievert par heure, l’alerte est aussitôt déclenchée

MADUK

Le réseau MADUK, géré par l’IFSN, contrôle les débits de dose ambiants dans les environs des centrales nucléaires suisses (12 à 17 stations par centrale). Il se compose de 57 stations au total, disséminées dans un rayon d’environ 5 km autour des installations (12 à 17 stations par installation), et sert au suivi du rayonnement artificiel dans le voisinage des centrales. Ce réseau est lui aussi doté d’un système d’alerte automatique.

RADAIR Le réseau RADAIR sert à la surveillance générale de la radioactivité de l’atmosphère. Ce réseau aérien géré par l’OFSP permet de détecter les moindres traces de matières radioactives présentes dans l’air. Il se compose de 11 stations, majoritairement placées le long des frontières et équipées d’appareils de mesure aérosolaire fonctionnant en permanence: l’air est filtré et les filtres sont analysés en ligne.

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