Dossier GSIEN : Point sur les EPR
Études - Construction - Fonctionnement

Taishan 1 – Hydraulique de cuve

Regardons la « Caractérisation hydraulique globale » du fond de cuve et des internes inférieurs étudiée avec la maquette JULIETTE dans le RS-2014. « Problématique :

La géométrie et la forme du fond de cuve diffèrent du Konvoï et du N4, essentiellement en raison du nombre supérieur d’assemblages combustible qui entraîne une augmentation du diamètre du fond de cuve.

Le débit primaire est également supérieur à celui du N4 et du Konvoï. La conception de l’instrumentation neutronique du cœur est similaire au Konvoï et il n’y a pas de dispositifs d’instrumentation dans le fond de cuve comparable au N4. Un système de répartition du débit, se présentant sous forme de grille de contour cylindrique, est installé dans le plénum inférieur et fixé sous le fond support de cœur ; il est conçu pour assurer une distribution de débit homogène en entrée cœur et prévenir l’apparition de vortex.

Les évolutions de conception majeures concernant le plénum supérieur et les branches chaudes, comparé aux réacteurs français antérieurs, sont les suivantes :

- nombre plus élevé de passages d’eau dans la plaque supérieure du cœur, compte tenu du nombre plus élevé d’assemblages combustible,

- nouvelle conception des guides de grappe,

- présence d’un coude à l’entrée des branches chaudes.

Compte tenu de ces différences notables de conception, l’hydraulique de la cuve se trouve modifiée par rapport aux réacteurs existants. Des essais hydrauliques sont donc réalisés [cf. ci-dessus] afin notamment de :

- vérifier le respect d’exigences fonctionnelles de conception,

- fournir des données d’entrée aux études d’accident,

- mesurer les efforts hydrauliques sur les structures,

- fournir une base de données de qualification pour l’utilisation de codes CFD.

Le système de répartition de débit a été dimensionné sur la base de calculs STAR-CD. La validation finale du dimensionnement de ce système est assurée par les essais JULIETTE qui simulent l’hydraulique globale de la cuve du réacteur avec une représentation des internes » [21].

Débit principal et débit de contournement du cœur en fonctionnement normal
(Le dispositif de répartition du débit est au fond du réacteur)

Source, ASN (CODEP - DEP - 2017 - 019368)


Il semblerait pourtant que sur Taishan 1, les multiples évolutions notables de conception de la cuve EPR n’aient pas été à la hauteur des espérances des concepteurs : le dispositif de répartition de débit, le réflecteur lourd, la nouvelle conception du guide de grappe ou l’instrumentation de la mesure du flux neutronique (les aeroballs) par exemple. La dissymétrie des vitesses dans les branches chaudes et les écarts de débit entre assemblages voisins constatés lors des essais sur maquettes pourrait avoir créé des perturbations hydrauliques engendrant des vibrations anormales au niveau des assemblages du combustible.

Selon La Presse de la Manche (27/01/22), qui cite la SFEN, à Taishan, « 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 » [31].

Toujours dans la Presse de la Manche (26/02/22), la rupture de ressorts est confirmée par David Le Hir, le nouveau patron de Flamanville 3 qui a abordé le REX de Taishan lors de la CLI du site le 24 février 2022. Il a d’autre part évoqué « un phénomène de frottement localisé entre quelques assemblages et un composant enveloppant le cœur, le réflecteur lourd. Ce frottement est lié à des sollicitations hydrauliques, mais n’a pas conduit à l’inétanchéité des crayons ». Les solutions proposées par EDF « sont de deux ordres : un renforcement des assemblages, au niveau des ressorts et des grilles, et une intervention au niveau du réflecteur lourd pour réduire les sollicitations hydrauliques » [32].

Les vibrations aux niveaux des assemblages combustible causées par les sollicitations hydrauliques pourraient avoir augmenté le niveau de contrainte des ressorts de grille. La corrosion sous contrainte peut alors s’amorcer et provoquer la fissuration et la rupture des ressorts. La partie résiduelle des ressorts vient alors dégrader la gaine entourant les crayons de combustible par un phénomène d’usure mécanique. Avec 0,57 mm d’épaisseur, la rupture de la gaine survient rapidement.

Conclusion : pour la Criirad, le répartiteur de débit est en cause, pour EDF c’est le réflecteur lourd. Et si le problème de conception de cuve EPR provenait du répartiteur de débit et, en même temps, du réflecteur lourd ?