Applications de la mécanique probabiliste des fractures aux tubes de force ayant des défectuosités

Résumé de la présentation réalisée dans le cadre du :
Deuxième séminaire international sur les méthodes probabilistes pour les applications nucléaires
Les 25 et 26 octobre 2017

Auteurs
B. Wasiluk, K. Tsembelis et J. Jin
Commission canadienne de sûreté nucléaire

Résumé

Les tubes de force d'un réacteur CANDU sont assujettis à plusieurs mécanismes de dégradation, notamment ceux associés aux défectuosités volumétriques. Il existe trois principaux types de défectuosités volumétriques : a) les défectuosités induites par frottement des débris, qui surviennent généralement au début de l'exploitation du réacteur, b) les défectuosités induites par frottement du patin support, qui sont dues à la friction entre les grappes de combustible et les tubes de force, et c) les défectuosités induites par corrosion caverneuse, qui sont associées aux effets du lithium sur la corrosion localisée.

Les constatations des inspections à l'égard des défectuosités volumétriques permettent de démontrer la protection contre l'amorçage de fissuration, selon des méthodes fondées sur la mécanique déterministe des fractures. Conformément à la norme CSA N285.8, les constatations des inspections seront assorties d'évaluations de l'ensemble du cœur de réacteur, notamment sur la protection contre les fractures pour toutes les conditions transitoires associées au niveau de service, l'évaluation de tous les mécanismes de dégradation pertinents liés aux défectuosités et l'évaluation des fuites avant rupture (FAR). Ces évaluations peuvent être réalisées de manière déterministe ou probabiliste. À l'heure actuelle, la protection contre les fractures est démontrée de manière déterministe, mais les deux autres évaluations sont réalisées de manière probabiliste au moyen des méthodes de Monte-Carlo. La première évaluation des mécanismes de dégradation pertinents liés aux défectuosités a été effectuée par l'industrie nucléaire canadienne dès 2006 à l'aide de la méthode d'évaluation probabiliste du cœur. Cette méthode comprend à la fois une évaluation des types de défectuosités connexes et une évaluation des FAR. Les défectuosités volumétriques sont envisagées pour l'ensemble du cœur de réacteur, puis on permet l'amorçage de fissuration. Il existe actuellement trois mécanismes connus d'amorçage de fissuration: a) la fissuration par hydruration retardée, b) la surcharge de la zone d'hydruration (HROL), et c) la fatigue. On simule par hydruration retardée l'évolution des fissures amorcées qui peuvent en définitive transpercer la paroi d'un tube de force. Ensuite, les fissures transperçant la paroi font l'objet d'évaluations des FAR. Il découle de ces évaluations une fréquence de rupture des tubes de force par année, qui doit être inférieure aux valeurs permises énoncées au tableau C.1 de la norme CSA N285.8. Les méthodes d'évaluation probabiliste des FAR présentées récemment par l'industrie nucléaire canadienne sont fondées sur des simulations visant soit un seul tube de force limitatif, soit l'ensemble du cœur de réacteur. Le critère d'acceptation correspond à la probabilité conditionnelle maximale permise visant la rupture d'un tube de force en cas de fissure traversant la paroi, conformément à la norme CSA N285.8-15. Les leçons apprises des applications de la mécanique probabiliste des fractures aux tubes de force ayant des défectuosités, d'autres domaines devant être approfondis et des occasions de collaborations internationales sont abordés.

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