Réf. : [1] Saisine
ASN/DEP – CODEP-DEP-2016-028830 du 13 juillet 2016.
[2] Courrier ASN/DEP – CODEP-DEP-2016-019273 du 27 mai 2016. [3] Saisine ASN/DEP – CODEP-DEP-2016-02908 du 21 juin 2016. [4] Guide ASN n° 21 du 6 janvier 2015. En réponse à la saisine de l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) [1], l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) a analysé l’impact sur la sûreté et la suffisance des mesures compensatoires mises en œuvre par EDF à la suite du constat de la présence de ségrégations majeures positives (1) dans les fonds primaires de générateurs de vapeur (GV) installés sur certains réacteurs des paliers CP0, CPY et N4, ainsi que la pertinence du délai de caractérisation de l’écart retenu par EDF. À la suite du constat de la présence de ségrégations majeures positives dans certains fonds primaires de GV, l’ASN a demandé à EDF de justifier le maintien en exploitation des équipements potentiellement concernés [2]. |
En effet, la présence de ces zones ségrégées peut conduire à un abaissement local des propriétés de résistance du matériau constitutif des fonds de GV vis-à-vis du risque de rupture brutale. Plus précisément, en fonction du niveau d’enrichissement de la zone ségrégée, la ténacité du matériau peut être plus ou moins diminuée, ce qui se traduit par une augmentation plus ou moins importante de la température de transition fragile-ductile du matériau, dite RTNDT. Des programmes d’essais de caractérisation des zones ségrégées sur des pièces représentatives sont en cours afin d’évaluer l’étendue de la ségrégation dans l’épaisseur des composants concernés, ainsi que la RTNDT et la ténacité de ces zones ségrégées. Un risque de rupture brutale des fonds de GV est considéré comme possible si la ténacité minimale de la zone ségrégée est insuffisante pour empêcher l’amorçage de la propagation de petits défauts potentiellement situés en paroi externe des fonds de GV, lorsqu’ils sont soumis à une augmentation rapide de la température (choc thermique chaud). p.19
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Dans l’attente de l’ensemble des résultats d’essais et dans une démarche de défense en profondeur, EDF a engagé une étude de pré-caractérisation de l’écart, dont les objectifs principaux sont de définir le délai3 dans lequel l’écart doit être précisément caractérisé au sens du guide ASN [4], ainsi que les mesures compensatoires permettant d’exclure le risque d’occurrence d’une telle situation, jugée hypothétique. Ces mesures compensatoires ont d’ores-et-déjà été transmises aux exploitants des réacteurs concernés, pour mise en application. EDF a tout d’abord identifié les transitoires pénalisants susceptibles de conduire à une rupture brutale d’une tubulure de GV. Dans ce cadre, EDF tient compte de la fragilisation induite par la présence d’une zone ségrégée en carbone en considérant un décalage de RTNDT de 70°C et en postulant la présence d’un défaut semi-elliptique débouchant, d’une hauteur de 5 mm en peau externe des fonds primaires de GV. L’IRSN souligne que, au regard des premiers résultats du programme d’essais en zone ségrégée sur les calottes de cuve EPR, la valeur de 70°C retenue pour le décalage de RTNDT est conservative. Par ailleurs, l’IRSN considère que la taille du défaut retenue n’est pas aberrante, mais que son caractère enveloppe reste à démontrer par EDF au regard des résultats des contrôles par ultrasons des fonds de GV concernés et des limites de détection des moyens mis en œuvre. Pour ce qui concerne les situations identifiées par EDF comme pénalisantes et leur caractérisation (4), l’IRSN a estimé, à l’issue de leur examen réalisé dans le cadre de l’analyse du risque de rupture des fonds primaires des GV du réacteur n°2 de Chinon B [3], que le caractère enveloppe des transitoires identifiés par EDF n’était pas systématiquement démontré. EDF a ensuite analysé les conséquences d’une rupture brutale au niveau d’une tubulure d’un fond de GV, pour les transitoires pénalisants identifiés précédemment, malgré la subsistance de marges vis-à-vis du phénomène redouté. En particulier, les conditions thermohydrauliques initiales lors de la rupture d’un fond de GV (champ de température primaire, température du secondaire, fonctionnement des pompes primaires ...) conditionnent directement l’évolution du débit à la brèche. EDF considère que, dans tous les cas, l’absence de découvrement du combustible peut être démontrée. EDF néanmoins a identifié des moyens permettant d’augmenter les marges, en particulier en restreignant les domaines de fonctionnement autorisés en exploitation. Des mesures compensatoires ont ainsi été définies par EDF, telle qu’une augmentation de la température minimale autorisée dans le circuit primaire dans les états d’arrêt. L’IRSN considère que les mesures compensatoires prévues par EDF pour l’ensemble des réacteurs concernés (paliers CP0, CPY et N4) contribuent à accroître les marges disponibles et n’apportent pas de régression vis-à-vis de la sûreté. Toutefois, l’IRSN a mis en évidence la nécessité de compléter ces mesures, dans l’attente de la caractérisation complète de l’écart (5) pour l’ensemble des réacteurs concernés. En outre, les analyses de l’IRSN montrent que, dans les situations pénalisantes, l’absence de découvrement du combustible, ne peut être systématiquement démontré. Ce point fait l’objet de la recommandation n°1 en annexe. L’IRSN précise qu’à ce jour aucune modification matérielle, permettant d’exclure ou de limiter le risque, n’a été identifiée. Dans l’attente de la caractérisation complète de l’écart, la justification par EDF de l’exclusion du risque de rupture brutale d’un fond de GV repose notamment sur la bonne application par les opérateurs des préconisations des règles de conduite normale (RCN) et des mesures compensatoires. Ce point fait l’objet de la recommandation n°2 en annexe. (suite)
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suite:
EDF s’appuie sur les conclusions de son analyse de
sûreté pour déterminer le délai de caractérisation
de l’écart, au sens du guide n°21 de l’ASN [4]
relatif à la caractérisation des écarts de
conformité. EDF prend en compte le délai maximal
autorisé par ce guide (cinq ans) pour procéder à
cette caractérisation, compte tenu des marges
disponibles et des conséquences radiologiques
limitées en cas de rupture d’une tubulure de fond de
GV, du fait de l’absence de découvrement de
combustible.
p.20Sur la base de ses propres analyses, l’IRSN estime que les marges disponibles ne peuvent être appréciées quantitativement à partir des éléments disponibles à ce jour. Par ailleurs, l’IRSN estime que l’hypothèse de non découvrement du cœur, en cas de rupture brutale d’une tubulure de fond de GV, ne peut pas être justifiée. Enfin, l’IRSN rappelle que le transitoire de rupture brutale d’une tubulure d’un fond de GV ne fait pas partie des transitoires étudiés dans le Rapport de sûreté (RDS). L’IRSN estime ainsi que la caractérisation des zones ségrégées et les examens permettant d’identifier la présence d’éventuels défauts en peau externe des fonds de GV doivent être réalisés au plus tôt. Ce point fait l’objet de la recommandation n°3 en annexe. Pour le Directeur général de
l’IRSN et par délégation,
Frédérique PICHEREAU Adjoint au Directeur de l’expertise de sûreté Annexe à l’avis
IRSN/2016-00275 du 5 août 2016
Recommandations Recommandation n°1 L’IRSN recommande qu’EDF renforce les mesures compensatoires proposées, jusqu’à la caractérisation complète de l’écart pour l’ensemble des réacteurs concernés, afin de garantir l’exclusion du risque de rupture brutale des fonds de générateur de vapeur concernés par une ségrégation en carbone. Recommandation n°2 L’IRSN recommande qu’EDF informe les opérateurs de conduite des réacteurs concernés de l’intégralité des mesures compensatoires à appliquer jusqu’à la caractérisation définitive de l’impact des ségrégations de carbone dans les bols de générateur de vapeur. Par ailleurs, EDF devra s’assurer que les préconisations des règles de conduite normale, permettant de minimiser l’amplitude des chocs chauds et valorisées dans le cadre de la caractérisation des situations à prendre en compte, seront bien systématiquement appliquées par les opérateurs. Recommandation n°3 L’IRSN recommande qu’EDF, au plus tôt, finalise la caractérisation des zones ségrégées et procède à des examens non destructifs pour la détection d’éventuels défauts en peau externe des fonds de générateur de vapeur concernés. notes 1) Zone enrichie en impureté et en éléments d’alliage. Pour la teneur en carbone, cela se traduit par ΔC/C positif (ΔC/C étant défini comme le ratio entre la différence entre la teneur locale en carbone mesurée à un endroit de la pièce et la teneur moyenne en carbone rapportée à la teneur moyenne de la pièce). La formation de ségrégation est inhérente au procédé de fabrication de lingot de fort tonnage. 2) Le décalage de RTNDT s’exprime comme la différence entre la RTNDT en zone ségrégée et la RTNDT en zone de recette. 3) Ce délai est fonction des enjeux de sûreté associés à la présence de ces zones de ségrégation dans les fonds de GV concernés. 4) La caractérisation d’une situation consiste à définir l’évolution des paramètres thermohydrauliques du transitoire correspondant, en termes de pression, température et vitesse du fluide dans le circuit considéré, en fonction du temps. |
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Réf.: [1] Lettre ASN CODEP-DEP-2016-024908
du 22 juin 2016
(suite)[2] Avis IRSN N°2016-00275 du 5 août 2016 Par la lettre citée en référence [1], l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) sollicite l’avis et les observations de l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) sur la démonstration présentée par EDF concernant le risque de rupture brutale des fonds primaires des Générateurs de vapeur (GV) du réacteur n°2 de la centrale nucléaire de Chinon B pour toutes les situations hors les épreuves hydrauliques. Cette analyse s’inscrit dans le cadre de la problématique de zone de ségrégation majeure résiduelle en carbone détectée initialement en partie centrale des calottes de cuve de l’EPR de Flamanville. À la suite de cette détection, l’ASN a demandé à AREVA d’identifier les composants potentiellement affectés par cette problématique. Les générateurs de vapeur du réacteur n°2 de Chinon B étant concernés, EDF a transmis pour ce réacteur un dossier de traitement d’écart ainsi qu’une analyse du risque de rupture brutale des fonds primaires des GV. Plus particulièrement, l’ASN souhaite recueillir l’avis de l’IRSN sur les points suivants: * le caractère exhaustif des transitoires analysés; * l’absence d’analyse en situation de quatrième catégorie; * l’absence de prise en compte des situations donnant un choc froid sur la paroi des fonds primaires; * les hypothèses de calcul prises en matière de modélisation des fonds de générateur de vapeur, de conditions aux limites, de chargements; * la pertinence de la localisation des défauts et des sections de dépouillement; * les résultats des calculs mécaniques obtenus. La présente analyse de l’IRSN ne porte ni sur les hypothèses prises par l’exploitant en termes de localisation et d’étendue de la zone ségrégée, ni sur l’évaluation du décalage de la température de transition fragile-ductile (RTNDT) dans cette zone, ni sur l’évaluation des contrôles non destructifs mis en œuvre en fabrication ou des examens non destructifs mis en œuvre en service. Pour ces différents points, les éléments techniques sont encore en cours de finalisation par l’exploitant. Concernant les transitoires retenus par l’exploitant pour l’analyse du risque de rupture brutale des fonds primaires de GV du palier de 900 MWe concernés par la présence de ségrégation majeure résiduelle, les conclusions de l’analyse de l’IRSN sont les suivantes: |
suite: Exhaustivité des transitoires analysés À l’issue de son analyse, l’IRSN estime satisfaisante la démarche retenue par EDF pour sélectionner les situations créant des transitoires de choc chaud sur les boites à eau (BAE) des GV. L’IRSN souligne néanmoins que, tout en ayant identifié l’existence de bouchons chauds dans les épingles de GV comme source possible d’un choc chaud sur les BAE, EDF n’a pas envisagé qu’un tel bouchon pouvait se reformer suite à l’arrêt prolongé des pompes primaires, le circuit secondaire étant resté chaud. Ce point fait l’objet d’une observation en annexe 2. Caractérisation des transitoires Pour ce qui concerne les situations de 2e catégorie, l’IRSN note qu’EDF a exclu du Dossier des situations (DDS) la situation 28E potentiellement pénalisante, en valorisant les évolutions des règles de conduite normale et des consignes d’exploitation. Par ailleurs, l’IRSN estime que la possibilité de formation de bouchons d’eau chaude dans les épingles de GV par réchauffage par le circuit secondaire resté chaud en état d’arrêt ne permet pas de garantir que l’amplitude du choc chaud en 2e catégorie reste enveloppée par le profil de la situation 28D (choc chaud de 30°C). Pour ce qui concerne les situations de 3e catégorie, l’IRSN estime que le caractère enveloppe de la température initiale retenue de 60°C n’est pas assuré. Enfin, pour ce qui concerne les situations de 4e catégorie, l’IRSN estime que le profil retenu est conservatif. Mesures compensatoires Considérant notamment que le caractère enveloppe des profils des situations de choc chaud retenues en 2e et 3e catégorie n’est pas démontré, l’IRSN estime nécessaire qu’EDF mette en place des dispositions matérielles ou d’exploitation permettant d’exclure les situations susceptibles de générer des chocs chauds sur les boites à eau des GV dont l’amplitude dépasserait les valeurs admissibles au regard de la justification réglementaire de leur tenue mécanique. EDF a d’ores et déjà adressé aux sites concernés un courrier leur demandant la mise en œuvre de mesures compensatoires afin de limiter les situations susceptibles de générer des chocs chauds. L’analyse de ces mesures compensatoires a fait l’objet de l’avis en référence [2]. Dans ce cadre, l’IRSN a estimé d’une part que les mesures compensatoires proposées par EDF ne sont pas suffisantes pour exclure le risque de rupture brutale en l’état des connaissances actuelles des ségrégations en carbone des fonds primaires des GV et qu’EDF doit les renforcer, et d’autre part qu’EDF doit mettre en place l’organisation nécessaire pour s’assurer de la bonne application des mesures finalement retenues et des préconisations des règles de conduite normale intervenant dans la justification de l’exclusion du risque de rupture brutale d’un fond de GV. Les recommandations émises dans l’avis en référence [2] sont applicables pour le réacteur n°2 de Chinon B. |
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Concernant
le risque de rupture brutale, EDF a effectué
l’analyse pour toutes les situations en postulant
deux profondeurs de défauts semi-elliptiques situés
en peau externe dans différentes sections des fonds
de GV. L’analyse est effectuée avec deux valeurs de
RTNDT initiales correspond soit
(suite)à la valeur spécifiée (-12°C) soit à la valeur mesurée lors de la fabrication (-27°C) et deux valeurs de décalage de la RTNDT (35°C et 70°C). L’IRSN n’a pas de remarque concernant la méthodologie d’analyse du risque de rupture brutale, le modèle de calcul tridimensionnel développé par EDF, les conditions aux limites et les sections de dépouillement utilisées dans le calcul. En ce qui concerne les résultats obtenus pour le transitoire estimé le plus pénalisant par EDF, l’IRSN note que les coefficients de marge sont supérieurs à 1 pour des défauts de 5 mm de hauteur, quels que soient la RTNDT initiale et le décalage de RTNDT considérés. Pour des défauts débouchants de 10 mm de hauteur, les coefficients de marge sont supérieurs à 1, si on prend en compte les mesures compensatoires proposées par l’exploitant, hormis pour le cas de figure correspondant à un décalage de RTNDT de 70°C pour une RTNDT initiale égale à la RTNDT spécifiée. Étant donné les éléments disponibles à ce jour, l’IRSN estime que ce cas de figure apparaît pénalisant. En conclusion de son analyse, l’IRSN considère que l’ensemble de la démarche de l’exploitant est acceptable moyennant les mesures compensatoires proposées par l’exploitant complétées par les recommandations de l’IRSN formulées dans son avis en référence [2]. Les marges vis-à-vis du risque de rupture, calculées par EDF, sont néanmoins provisoires et devront être réévaluées à l’issue des campagnes d’essais de caractérisation des zones fortement ségrégées. En conséquence, EDF devra prendre en compte ces résultats dans le cadre de son analyse du risque de rupture brutale. Ce point fait l’objet de la recommandation en annexe 1. |
suite:
À l’issue de ces programmes de caractérisation, si
la macro-ségrégation dépasse la mi-épaisseur des
fonds de GV, la nécessité de prendre en compte des
situations créant un choc froid sur la paroi interne
des fonds primaires des GV pourra être examinée.
p.22aEn fonction des résultats définitifs des études, le fond primaire des GV pourrait être déclaré «zone concernée» ou «zone sensible» au risque de rupture brutale. Les conséquences devront alors en être tirées comme l’établissement d’un programme renforcé de suivi en service. Pour le Directeur général et
par délégation,
Frédérique PICHEREAU Adjoint au Directeur de l’expertise de sûreté Annexe 1 à l’avis
IRSN/2016-00277 du 11 août 2016
Recommandation L’IRSN recommande qu’EDF mette à jour l’analyse du risque de rupture brutale des fonds primaires des GV/RO du réacteur n°2 de la centrale de Chinon B lorsque les programmes de caractérisation des zones ségrégées, concernant l’étendue de la ségrégation dans l’épaisseur ainsi que la RTNDT, la taille du défaut et la ténacité de ces zones ségrégées, auront été finalisés. Annexe 2 à l’avis
IRSN/2016-00277 du 11 août 2016
Observation L’IRSN estime qu’EDF devrait retenir, comme source chaude dans sa démarche d’identification des transitoires additionnels, le réchauffement de l’eau des épingles GV par l’eau du circuit secondaire. |
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L’ASN a prescrit à
EDF de réaliser, sous trois mois, des contrôles
complémentaires sur certains fonds primaires de
générateurs de vapeur [1] de 5 de ses réacteurs dont
l’acier est affecté par une concentration élevée en
carbone. La réalisation de ces contrôles nécessitera
la mise à l’arrêt des réacteurs concernés.
(suite)Les analyses menées à la demande de l’ASN par EDF depuis 2015 concluent que certains fonds primaires de générateurs de vapeur, fabriqués par Areva Creusot Forge ou JCFC [2], présentent une zone de concentration importante en carbone pouvant conduire à des propriétés mécaniques plus faibles qu’attendu. Ces générateurs de vapeur équipent 18 réacteurs de 900 ou 1450 MWe. Parmi ces réacteurs, 12 sont équipés de fonds primaires fabriqués par JCFC susceptibles de présenter une concentration en carbone particulièrement élevée. EDF a apporté à l’ASN des éléments visant à justifier la sûreté du fonctionnement des 12 réacteurs concernés. À la suite de l’analyse menée avec l’appui de l’IRSN et après échanges techniques avec EDF, l’ASN a conclu qu’il convient de réaliser des contrôles complémentaires sous trois mois, sans attendre les arrêts programmés des réacteurs pour renouvellement du combustible. Ces contrôles visent à vérifier si chacun des fonds primaires concernés s’inscrit dans les hypothèses du dossier transmis par EDF. |
suite:
Ces
contrôles ont été réalisés ou sont en cours pour 7
des 12 réacteurs concernés [3], à l’occasion
d’arrêts programmés. EDF a confirmé qu’elle
réalisera ces contrôles sur les 5 autres réacteurs
sous trois mois.
p.22bL’ASN a pris ce jour une décision prescrivant la réalisation des contrôles sur ces réacteurs: * Centrale nucléaire de Civaux, réacteur 1; * Centrale nucléaire de Fessenheim, réacteur 1; * Centrale nucléaire de Gravelines, réacteur 4; * Centrale nucléaire du Tricastin, réacteurs 2 et 4. Par ailleurs l’ASN examine, avec l’appui de l’IRSN, les éléments de justification transmis par EDF. Cette instruction nécessitera quelques semaines, voire davantage si le dossier transmis appelle des compléments. L’ASN a rendu publique le 7 avril 2015 une anomalie de la composition de l’acier dans certaines zones du couvercle et du fond de la cuve du réacteur de l’EPR de Flamanville. La détection de cette anomalie a conduit l’ASN à demander à Areva NP et EDF de tirer l’ensemble du retour d’expérience de cet évènement. |
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Trois processus sont
actuellement en cours:
(suite)* la recherche, sur d’autres composants des réacteurs d’EDF, d’anomalies techniques similaires à celle détectée sur la cuve de l’EPR de Flamanville. Cette recherche a conduit EDF à identifier des anomalies similaires sur les fonds primaires de certains générateurs de vapeur, qui font l’objet du présent communiqué; * des revues de la qualité de la fabrication des pièces dans les usines de fabrication d’Areva NP qui ont permis à Areva NP de détecter des irrégularités dans les dossiers de fabrication de Creusot Forge; * le lancement de réflexions, sur la surveillance réalisée par les exploitants d’installations nucléaires de base sur leurs prestataires et sous-traitants, le contrôle effectué par l’ASN et les mécanismes d’alerte. En savoir plus * Consulter la décision n°2016 -DC-0572 de l’ASN du 18 octobre 2016 prescrivant des contrôles et mesures sur le fond primaire de certains générateurs de vapeur de réacteurs électronucléaires exploités par Électricité de France – Société Anonyme (EDF-SA); * Consulter la note d’information du 23 juin 2016 sur les générateurs de vapeur de réacteurs d’EDF qui pourraient présenter une anomalie similaire à celle de la cuve de l’EPR de Flamanville. |
suite:
* Consulter
la page regroupant les informations publiées
jusqu’à présent par l’ASN sur le retour
d’expérience de l’anomalie de la cuve de l’EPR de
Flamanville.
p.23* Consulter la note d'information de l’IRSN sur les anomalies et irrégularités constatées lors des investigations consécutives à l’anomalie concernant les calottes de la cuve du réacteur EPR de Flamanville notes [1] Un générateur de vapeur est un échangeur thermique qui permet de refroidir le circuit primaire qui est porté à haute température (320 °C) dans le cœur du réacteur. Le fond primaire est un composant en acier qui a la forme d’une portion de sphère située à la base du générateur de vapeur. Il permet de confiner l’eau du circuit primaire. [2] Japan Casting and Forging Corporation [3] Liste des 7 réacteurs sur lesquels les contrôles ont été réalisés ou sont en cours: * Centrale nucléaire du Tricastin, réacteurs 1 et 3 * Centrale nucléaire du Bugey, réacteur 4 * Centrale nucléaire de Dampierre, réacteur 3 * Centrale nucléaire de Gravelines, réacteur 2 * Centrale nucléaire de Saint-Laurent-des-Eaux, réacteur B1 * Centrale nucléaire de Civaux, réacteur 2 |