Troisième trimestre 2002

Les grilles des assemblages combustibles utilisés par EDF se montrent plus sensibles que prévu au facteur temps

WISE-Paris, le 05 août 2002

[Mise en ligne le 14/08/2002]

Dans un communiqué publié le 9 juillet 2002, l’Autorité de sûreté nucléaire française, la Direction générale de la sûreté nucléaire et de la radioprotection (DGSNR), a annoncé avoir été informée par EDF que les grilles des assemblages combustibles irradiés, sur dix sites de production d’électricité, seraient moins résistantes que prévu à certaines déformations mécaniques. Les résultats des examens effectués par EDF montrent « une diminution de la résistance à certaines déformations mécaniques (" flambage ") des grilles des assemblages combustibles irradiés. La résistance à ces déformations mécaniques est l'un des critères retenu pour vérifier la tenue au séisme des assemblages combustibles » (1).

Ainsi « le vieillissement de ces grilles sous irradiation avait été sous-estimé à la conception. Le risque potentiel induit en cas de séisme de forte intensité est la perte du maintien d'une géométrie des assemblages combustibles permettant leur refroidissement […]. L'Autorité de sûreté nucléaire a d'ores et déjà demandé à EDF de prendre en compte les effets du vieillissement des grilles sous irradiation dans la conception des futurs assemblages combustibles ».

Un assemblage est constitué de 264 tubes appelés crayons, contenant le combustible sous forme de pastilles. Le cœur du réacteur peut contenir jusqu’à 200 assemblages de combustible selon les paliers, 900 MegaWatts (MW), 1.300 MW, ou 1.400 MW. Les différentes grilles disposées sur les assemblages permettent de maintenir ensemble les crayons combustibles.

EDF a engagé dans les années 1990 « un programme de suivi » (2) avec ses partenaires, le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) et son fournisseur Framatome, tendant à évaluer « l’effet de l’irradiation sur la tenue au flambage de la grille » (3).

Le flambage est le phénomène défini comme étant « la déformation d'une pièce mécanique qui "plie" quand on appuie sur ses extrémités » (4). Ainsi, « en cas d'accident le non-flambage de la grille permettait d'être certain que le squelette de l'assemblage ne subissait pas de déformation et que le refroidissement des crayons restait assuré ». Une telle déformation altèrerait « la géométrie de l'assemblage (qui) permet de garantir la chute des barres de contrôle et la refroidissabilité (sic) du cœur ».

EDF a donc « observé une diminution de la résistance mécanique de grilles irradiées par rapport aux grilles neuves et en a présenté les premiers résultats à l’Autorité de Sûreté » (5), fin février, selon la DGSNR.

L’anomalie générique, classée par l’Autorité de sûreté au niveau 1 de l'échelle INES (6), concerne principalement les réacteurs 1.300 MW de Belleville, Cattenom, Flamanville, Golfech, Nogent, Paluel, Penly et Saint-Alban, et 1.400 MW de Chooz. Elle ne toucherait qu’un seul site du palier 900 MW, celui de Chinon « où les caractéristiques de sol donnent une sollicitation supérieure aux autres réacteurs » (7).

Cet incident, qui pose le problème des faiblesses de conception des réacteurs et de leur combustible en général (notamment en ce qui concerne les effets de vieillissement), soulève une série d’interrogations plus précises. WISE-Paris a adressé le 16 juillet 2002 à l’exploitant EDF et à l’Autorité de sûreté nucléaire des demandes de précisions sur certains points du communiqué, auxquelles des réponses lui ont été apportées le 24 juillet 2002.

Les questions posées par WISE-Paris visaient notamment à déterminer si, dans la mesure où l'intensité de l'irradiation semble ici en cause, comme elle l'était déjà dans le "fretting" observé à Cattenom, un rapprochement peut être fait entre ce défaut générique et les ruptures de gaines combustibles constatées notamment sur la tranche 3 de Cattenom en 2001.

Pour mémoire, le réacteur 3 du site de Cattenom a connu au cours de son cycle de fonctionnement n° 8, entre 2000 et 2001, des défauts d'étanchéité des assemblages combustibles sans précédent sur le parc français (8). Ces défauts, qui restent à ce jour insuffisamment expliqués, ont affecté plus de 90 crayons dans 28 assemblages différents, alors que la moyenne annuelle des défauts d'étanchéité est de 5 à 10 crayons sur le parc tout entier. Une situation extraordinaire qui aurait pu devenir plus grave en cas d'événements secondaires, tels qu'un blocage de grappes de contrôle (leur mouvement pouvant être contrarié par un crayon rupté sorti de son alignement), ou l'apparition de défaut d'étanchéité sur les circuits de refroidissement.

EDF écarte dans sa réponse tout lien entre le phénomène de flambage et les défauts d’étanchéité du combustible à Cattenom. L’Autorité de sûreté quant à elle explique que si « le fretting à Cattenom serait dû à la perte de maintien des ressorts par irradiation, en fonctionnement normal », le nouveau phénomène serait le résultat du vieillissement des grilles et leur comportement « en fonctionnement accidentel », défini plus loin comme étant le « cumul séisme + rupture de tuyauterie ». Néanmoins, l’Autorité de sûreté constate que les « deux thématiques renvoient à une meilleure prise en compte des effets de l'irradiation sur les caractéristiques mécaniques des assemblages ».

C’est donc a priori le « co-facteur temps » qui pose encore une fois problème. Il est à noter que « les essais d’EDF ont été faits sur des grilles irradiées pendant 4 cycles en réacteur » (9). Simple coïncidence, ou ces examens ont-ils été prévus en perspective du « programme ambitieux d'évolution de gestion des combustibles » poursuivi par EDF ? (10) Un programme qui prévoit entre autres « une augmentation des taux de combustion jusqu'à 62 GWj/t alors que les combustibles actuels ne dépassent pas 52 GWj/t » et un séjour des assemblages dans le cœur rallongé de trois cycles actuellement à quatre cycles ! (11)

Notes :

  1. Communiqué de la Direction générale de la sûreté nucléaire et de la radioprotection (DGSNR), 9 juillet 2002, www.asn.gouv.fr
  2. Mail à WISE-Paris de M. Thomas Maurin, DGSNR, 24 juillet 2002
  3. Mail à WISE-Paris de Mme Josette Bard, EDF, 24 juillet 2002
  4. Mail de M. Thomas Maurin, DGSNR, 24 juillet 2002
  5. Mail de Mme Josette Bard, EDF, 24 juillet 2002
  6. International nuclear event scale, échelle graduée de 0 à 7
  7. Mail de M. Thomas Maurin, DGSNR, 24 juillet 2002
  8. Voir le briefing WISE-Paris consacré à l’incident de Cattenom 3 :
    http://www.wise-paris.org/francais/nosbriefings_pdf/010903BriefCAT1v1.pdf
  9. Mail de M. Thomas Maurin, DGSNR, 24 juillet 2000
  10. Sûreté nucléaire 2001, Rapport de l'inspecteur général pour la sûreté nucléaire, Claude Frantzen, EDF, paru en 2002.
  11. Voir à ce sujet, Cattenom reste préoccupant… pour l'exploitant de la centrale, et pour le Luxembourg voisin , 12 juillet 2002

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