NUCLÉAIRE. EPR : QU’EST-CE QUE LE PHÉNOMÈNE DE « FRETTING » OBSERVÉ À TAISHAN ?

À Taishan, des gaines de combustibles ont été endommagées au mois de juillet 2021. La Société française d’énergie nucléaire (Sfen) analyse ce phénomène appelé « fretting ».

Le 30 juillet dernier, TNP JVC, l’exploitant des deux réacteurs EPR chinois, a décidé d’arrêter le réacteur n°1 de Taishan afin de rechercher les causes de défauts de gainage du combustible qui ont entraîné une augmentation de l’activité radiologique du circuit primaire. Six mois après, la Société française d’énergie nucléaire (Sfen) a publié dans sa Revue générale nucléaire un décryptage du phénomène dit de « fretting ».

Le cœur du réacteur EPR est formé de 241 assemblages de combustible, eux-mêmes constitués de 265 crayons, soit un peu plus de 60 000 crayons, explique la Sfen. Ceux-ci sont constitués de gaines en alliage de zirconium dans lesquelles sont disposées les pastilles d’uranium. Les gaines forment la première des trois barrières entre les produits radioactifs et l’environnement.

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Un phénomène rencontré en France

Par fission, les noyaux d’uranium se séparent en deux ou trois éléments plus légers, appelés produits de fission. Certains d’entre eux sont des gaz, qui migrent progressivement du centre des pastilles vers l’espace entre celles-ci et la gaine. En cas d’inétanchéité de la gaine, une partie des gaz de fission se répand et se dissout dans l’eau du circuit primaire. Un circuit est prévu pour les extraire et les collecter.

En fonctionnement normal, l’inétanchéité des gaines peut avoir plusieurs origines comme des usures (par des « corps migrants », par des vibrations, par des ressorts se désolidarisant des grilles des assemblages, etc.) ou des phénomènes de corrosion.

Une dizaine de grilles assujettissent les crayons dans l’assemblage, par l’intermédiaire de lames de ressort dont la pression maintient la gaine par contact, sans l’endommager.

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Les grilles et les ressorts doivent en particulier empêcher que le crayon ne vibre sous l’effet des courants hydrauliques engendrés par le débit du circuit primaire au sein du cœur et ne s’use sur ses supports. Ces courants hydrauliques dans la cuve sont importants : chacune des quatre pompes primaires a un débit de l’ordre de 27 000 m3/h.

De tels phénomènes, nommés « fretting », ont déjà été rencontrés à la centrale de Cattenom par exemple. « Une modification des assemblages ultérieurs, consistant à doubler la grille en pied d’assemblage, a permis de rapidement résoudre ce problème », observe la Sfen.

Plusieurs causes possibles

À Taishan, ajoute-t-elle, « la rupture de certains ressorts de grille, en pied d’assemblage, par corrosion sous contrainte, a relâché le maintien du crayon et engendré l’usure progressive de la gaine sur la partie résiduelle du ressort. »

Reste à connaître le phénomène initiateur. La Commission de recherche et d’information indépendantes sur la radioactivité (CRIIRAD) avait pointé un possible défaut de conception de la cuve. Ces vibrations des assemblages de combustibles seraient liées à « une hydraulique en fond de cuve pas très réussie qui donne une distribution d’alimentation inégale dans les assemblages. Un courant transverse se crée dans le cœur et fait bouger les assemblages, surtout ceux en périphérie ».

« Il y a de toute évidence une composante hydraulique sur ce sujet, c’est vrai. Mais cela ne fait pas toute la connaissance du phénomène. » (Julien Collet, directeur général adjoint de l’Autorité de sûreté nucléaire)

« Cela peut être trois choses : le réacteur lui-même, le combustible et la manière dont le réacteur a été exploité », explique-t-il, avançant des « phénomènes multifactoriels » mêlant ces trois paramètres.

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« Une fois qu’EDF aura bien compris ce qui s’est passé, aura statué sur ce qui peut arriver à Flamanville 3 et le cas échéant proposé des mesures, il transmettra le dossier à l’ASN qu’on instruira en amont du démarrage du réacteur », avait-il ajouté.

Par Jean Lavalley, publié le 27 janvier 2022 à 19h16

Photo en titre : Les réacteurs EPR de Taishan. En Chine comme en France, on cherche à comprendre comment des défauts de gainage du combustible ont entraîné une augmentation de l’activité radiologique du circuit primaire. (©Dr)

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