CHARGEMENTS DE FATIGUE DANS L’INDUSTRIE NUCLEAIREs550682939.onlinehome.fr/Fatigue/fichier/gt7/GT7...

DIRECTION PRODUCTION INGENIERIESERVICE ETUDES ET PROJETS THERMIQUES ET NUCLEAIRES

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CHARGEMENTS DE FATIGUE

DANS

L’INDUSTRIE NUCLEAIRE

Claire NAUDIN, EDF/SEPTEN

SF2M – commission FatigueSéminaire du 16 juin 2011


Réacteur à Eau sous Pression

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Exigences réglementairesde l’arrêté exploitation du CPP et du CSP des REP

- Elles concernent les matériels mécaniques du CPP et du CSP- A la conception :

- responsabilité de l’exploitant de fournir la liste des situationsauxquelles la centrale sera confrontée pendant son fonctionnement (prévision).

- Le fabricant dimensionne les matériels mécaniques à partir de ces données d’entrée.

- En exploitation :- L’exploitant doit vérifier que la liste fournie à la conception est

respectée pendant le fonctionnement- Sinon il doit justifier les écarts et remettre à jour sa liste.


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La comptabilisation des situations

- Liste des situations (ou Dossier des Situations), - Une situation est définie par la description de :

- Variations de grandeurs physiques : T, P, débit- Nombre d’occurrences associé : durée de vie

- Enveloppes de la réalité- Base du dimensionnement des composants à la conception

- Vie de la tranche : exigence réglementaire (arrêtéexploitation du 10/11/1999) :

- Suivi des sollicitations réelles

- Dans le cadre de la maîtrise du phénomène de fatigue produit par le cumul des sollicitations

COMPTABILISATION DES

SITUATIONS


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Dimensionnement : la documentation

Caractérisation Des

Sollicitations

Dossier des Situations

Calcul des modes d’endommagement

sur la géométrie

Dossier d’analyse du Comportement

Respect desCritères

Code RCCM

DIMENSIONNEMENT DES STRUCTURES

Régulièrement re-justifié et mis à jour, en fonction du REX


Chargements spécifiques

- Chargements non prévus à la conception, phénomènesthermohydrauliques locaux :

- Zones de mélange- Bras morts- Stratification thermique

caractérisés par des mesures sur siteà prendre en compte dans les dossiers

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Incident RRA Civaux 1 – 12 mai 1998

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- Fuite détectée estimée à 30m3/h

- Percement et fuite du coude aval d’un Té de mélange sur le circuit RRA de Civaux 1 (1998)

- Fissuration par fatigue suite à un fonctionnement prolongé sur RRA (fluctuations thermiques dues au mélange eau chaude-eau froide avec ∆T ~ 150°C)


Fatigue thermique des zones de mélange

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- Mesures correctives immédiates pour le palier N4- Modification de l’installation générale- Fabrication optimisée (suppression des soudures polissage)- Comptabilisation des heures de fonctionnement et inspection périodique

- Inspection des paliers 900 et 1300- Remplacement des tronçons

- Travaux d’ingénierie pour identifier d’autres zones potentiellement à risque (∆T > 60°C) : piquage RCV

- Développement des méthodes de contrôle, expertise du piquage de Fessenheim 1

- Enseignements pris en compte pour l’EPR.


Zones de mélange

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Dl = DpDm = Dp

seuil4 < βnc < 50%Té RRA NCβnc = Ql / Qm

Ql

Qp Qm

4a

Ql

Qp Qm

4b Dl = DpDm = Dp

βnc < seuil4

Ql

Qp Qm

5a

Té RRA ACβac = Qp / Qm

Dl = DpDm = Dp

seuil5 < βac < 50%

Ql

Qp Qm

5bDl = DpDm = Dp

βac < seuil5

Qm = Ql

Qp(+)

Qp(-)

6aDm = DlDp = Dm

Qm = Ql

Qp(+)

Qp(-)

Dm = DlDm << Dp

6b

Fluid Temperature Near Inner Surface

time

Collection of Mixing Configurations

Mixing Zone

Hot fluid

Cold fluid

βv


Bras morts – Phénomène Farley-Tihange

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RCP

M

Fuite

Fuite vanne (froide)

Vortex180 b

Boucle chaude ou froideFluctuations thermiques


Bras morts : instabilités de Vortex

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vers RCP

vortex

chaud

froidboucle de convection naturelle

zone de cyclage maximal


Stratification thermique

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Découverte de fissures traversantes à DC COOK-2 aux USA en 1979 (1 an de fonctionnement)

Mise en évidence d’un phénomène de fissuration par fatigue attribué à la stratification thermique du tronçon commun ARE/ASG.

chargement non prévu à la conception, en particulier pas pris en compte dans les études de fatigue, initialement.Contrôles imposés par la NRC : fissures sur 18 des 54 tranches contrôlées

ajout de manchettes thermiques + chauffage de l’eau alimentaire (aux USA)

Actions lancées en France : Programmes d’étude (actuellement Affaire Parc 06-011, Dispositifs Fatiguemètres)Expertise sur coudes déposés lors des RGV (palier 900 Mwe)Recommandations de conduiteSurveillance en service renforcée


Stratification thermique

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Situation la plus défavorable : en AAC - Retour d’eau chaude du GV- Injection d’eau froide de l’ASG pour régulation niveau GV- Arrêts- redémarrages de l’ASG - Stratification : fonction de la T min et max


Actions sur les sites

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- Suivi fonctionnel :- DT198 : comptabilisation simplifiée (temps de fonctionnement de

l’ASG), zone de mélange/stratif- Nouvelles règles de CDS spécifique pérenne : note UTO

- Règles de conduite RCN-DEM 2- Recommandations de conduite de l’ASG

- Eviter conduite en tout ou rien, les basculements répétés ASG/ARE, limiter les très faibles débits…

- END :- Périodicité maxi 40 mois sur les zones soumises à fatigue

thermique- Contrôle volumique 100% des soudures radio ou US robotisé sur

tranches témoins (plus performant)


Dispositifs Fatiguemètres- 16/06/2011

Séminaire SF2M

Dispositifs Fatiguemètres16 juin 2011


Dispositifs Fatiguemètres- 16/06/2011

Sommaire

1. Rappel du contexte : présentation des Fatiguemètres

2. Fatiguemètre expérimental :

exploitation des instrumentations à CAT2

3. Conclusions


Présentation des fatiguemètres

Objectifs :

Utilisation :

des chargements réels (moins conservatifs que les situations de conception)

d’une méthode mécanique simplifiée pour l’évaluation du facteur d’usage

Suivi rapproché des zones sensibles

Appui aux DRR (optimisation des DDS)

Fatiguemètre : dispositif de suivi en fatigue de zones sensibles

Piquage de charge RCV (zone de mélange)

Ligne d’expansion du pressuriseur (stratification thermique)

Tronçon commun ARE/ASG (stratification thermique)


Stratification thermique du tronçon ARE/ASG

- Palier CPY, situation d’AAC la plus pénalisante

- Stratification : fonction de la T min et max


Fatiguemètres LEP

LEP 01 : raccordement piquage LEP sur BC (ZS)LEP 02 : soudure du piquage LEP sur BCLEP 03 : Manchette thermique piquage LEP sur fond de pressu (ZS)

LEP 04 : soudure piquage LEP sur pressu côté LEPLEP 05 : manchette des cannes chauffantesLEP 06 : soudure coude LEP sur pressu


Fatiguemètre RCV

Acquisitions RCV :Débit de charge RCV018 MDPression primaire Température BFTempérature de charge RCV019MT

Pas de capteur spécifiquev


Fatiguemètre tronçon ARE/ASG

*Données d’entrée nécessaires * PGV*TARE, TASG*QARE, QASG

*Capteurs spécifiques utilisés *Débitmètre US sur le circuit ASG

QASG avec une meilleure précision entre 2 et 5 m3/h

*TC sur le circuit ASGTASG autre que celle de la bâche ASG

Choix d’établir des corrélations : stratification/QASG


Etats de stratification stabilisés / description du DDS : BLA 2


Fatiguemètre expérimental : exploitation de CAT2

Installation mise en place :2 couronnes de thermocouples sur ARE GV3 (20 TC par couronne)

1 débitmètre US sur la ligne ASGQuelques sondes de températures

(int. BR et ext. BR) sur ASGType d’instrumentation également testé sur palier 900MWe (BLA2)

Période d’analyse (20 jours d’AAC - août 2008)

Stratimètre 2

Stratimètre 1

2 température sur ligne ASG

1 fibre optique

Stratimètre 2

Stratimètre 1

2 température sur ligne ASG

1 fibre optique

Zone B (ou Clapet)Zone A (ou GV)



Exploitation des données:évaluation de l’échauffement du fluide ASGétablissement des profils de température en état permanentétablissement des évolutions de température lors des transitoires

Utilisation finale des données : mise à jour du DDS du tronçon ARE/ASG pour le fonctionnement en AACMise au point des corrélations pour la note de principe du fatiguemètre 1300


REX CAT2

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 QASG

(en m3/h)

Contrainte destratification locale

(en MPa)

Theta = 180° (GS) - Piquage GV Theta = 180° (GS) - Clapet ARETheta = 90° - Piquage GV Theta = 90° - Clapet ARETheta = 68° - Piquage GV Theta = 68° - Clapet ARETheta = 39° - Piquage GV Theta = 39° - Clapet ARETheta = 0° (GI) - Piquage GV Theta = 0° (GI) - Clapet ARE

- Même comportement de stratification piquage GV/clapet ARE jusqu’au débit de chasse «clapet ARE»- Confirmation que la génératrice inférieure est la plus sollicitée


Identification des paramètres de la corrélation

Corrélation : Stratification = f (débit tronçon ARE/ASG)

Fr =

ρρ∆..Dg

V

Q< seuilQnul

Q<(0,1 m3/h)

Q>seuilQnul et Froude<7.10-4

0,1 <Q < 0,26m3/h

Froude>7.10-4

(soit Q > 0,26m3/h)

Tsup Tsup = TGV Tsup = TGV 1 .

Ti Ti = TGV Ti = Tinf+(Tsup-Tinf) = cte (Q)

Ti = Tinf+(Tsup-Tinf)(AFr4+B.Fr3+C.Fr2+D.Fr+E)e-F.Fr

Tinf Tinf= TGV Tinf = Tinf =


Comparaison mesures CAT2 / mesures Paluel


Fatiguemètre 1300

Corrélations Stratification/Froude en zone A, cohérence des enregistrements CAT2 et Paluel



Chasse de la stratification :

Côté clapet : ~ 14 m3/hCôté GV : ~ 35 m3/h


Fatiguemètre expérimental : perspectives

2 stratimètres ARE/ASG « nouvelle technologie » (CPY ou 1300 = même diamètre) à disposition

Site de Blayais choisi :

BLA 1 : Arrêt (ASR), début avril 2011. GV MHI avec technologie de tore surélevé : normalement moins de retour d’eau, donc moins de stratification. À vérifier par des essais et mesures

BLA 4 : pour obtenir des données robustes sur un GV CPY non changé(30 avril 2011 (VP) BLA4)


Conclusions et perspectives

REX de CAT 2

Améliorations pour les dossiers, détermination des corrélations 1300

Article prévu en 2011

Instrumentation des tronçons ARE/ASG d’1 GV MHI à BLA et un autre GV d’ancienne technologie :

- Études de la même précision que sur le palier 1300 pour le 900.

- Confirmation d’une géométrie plus favorable à l’absence de stratification

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