Mécanique de rupture
Caractérisation des matériaux du point de vue mécanique de rupture pour la surveillance de la fragilisation sous rayonnement neutronique de cuves sous pression de réacteurs dans le cadre de l’exploitation sur le long terme de centrales nucléaires: l’acier des cuves sous pression de réacteurs vieillit par fragilisation sous l’effet du bombardement neutronique subi. Il est donc nécessaire de mesurer et d’évaluer en continu les caractéristiques de l’acier de la cuve sous pression des réacteurs dans le cadre de la surveillance. Sur les installations en cours de fonctionnement, les programmes de surveillance consistent à prélever des échantillons de la matière primaire et des matières de soudure de la cuve sous pression. Ces échantillons sont ensuite contrôlés à l’aide des méthodes habituelles d’essai mécanique et de résistance à la rupture des matériaux. Par la méthode classique d’évaluation de la fragilisation neutronique, le concept dit RTNDT, il est déterminé une température de référence spécifique à la matière et son décalage induit par l’irradiation subie pour ajuster les données d’une courbe de résistance à la rupture universelle. Les évaluations se fondent sur les valeurs obtenues lors de l’essai de flexion par choc sur éprouvette entaillée.
La phase de projet achevée en octobre 2009 a analysé une méthode alternative déjà utilisée comme norme (ASTM E1921) aux États-Unis. Ce concept dit de Master Curve (MC) décrit la relation entre la température et la résistance à la rupture KJc dans la zone de transition ductile fragilisée d’aciers ferritiques sur une base probabilistique. Il se fonde sur une courbe universelle définie statistiquement qui peut être ajustée en fonction du matériau par une température de référence T0. Ce faisant, T0 est directement déterminé à partir des essais mécaniques de rupture sur de petits échantillons. Les analyses ont pu montrer que la température de référence MC T0 pouvait être déterminée avec une bonne précision de manière largement indépendante de la taille de l’échantillon et de la longueur des criques. Des différences de T0 de l’ordre de 15 kelvins environ ont été obtenues lors de l’utilisation de différents types d’échantillons, d’éprouvettes de flexion et d’éprouvettes de traction compactes. Cette différence doit être prise en compte en fonction du type d’échantillon lors de la détermination de la courbe limite inférieure de la résistance à la rupture. Avec ce concept MC, on dispose ainsi d’une méthode alternative de détermination de la résistance à la rupture qui peut être utilisée dans le cadre de la preuve de la sécurité de résistance à la rupture de fragilisation. L’avantage de la méthode réside dans la transposabilité de la détermination de T0 à de grandes pièces et de la faculté d’utiliser les petites éprouvettes de contrôle présentes dans le réacteur dans les capsules d’irradiation. Les résultats vont être intégrés à la nouvelle réglementation de l’IFSN.
Comparaison de l’exploitation T0d selon HSK AN425 Rev. 5 et selon ISO/FDIS 26843/ASTM E 1921-09a, KJC(1T) et MC pour une probabilité de rupture de 5%, 50% et 95%.
