intégration des contraintes d'exploitation à la … · analyse de risques des esp et prise...

Nuclear Engineering Division

SEPTEN

Intégration des contraintes d'exploitation à la conceptionSpécificités nucléaires

C. FAIDYEDF-SEPTEN

claude.faidy @ edf.fr

ANALYSE DE RISQUES DES ESP ET PRISE EN COMPTE DU COMPORTEMENT EN SERVICE A LA CONCEPTION

Journée Technique AFIAP – 28 Mai 2008 - Paris La Défense

-une centrale nucléaire-des exigences particulières-des exemples -conclusion

2/15Claude FAIDY AFIAP - Journée Technique - 27 Mai 2008 - Paris-La Défense

SEPTEN ESP – ESPN dans une centrale nucléaire

155bar350°C

80bar290°C

Systèmes AuxiliairesSystèmes de secours, d'incendie, d'échantillonnage,

de refroidissement à l'arrêt, traitement des effluents…

CPP

CSP


SEPTEN Définitions des ESP / ESPN - Exigences

Tous les ESP (> 0.5 bar) doivent vérifier EES du Décret ESP

Certains ESP sont nucléaires (ESPN) et ont des exigences complémentaires décrites dans l'arrêté ESPN

Circuits non-ruptibles + CPP + CSP ESPN N1ESP véhiculant du fluide nucléaire très actif en fonctionnement normal ESPN N2ESP véhiculant du fluide nucléaire moy. actif en fonctionnement normal ESPN N3ESP véhiculant du fluide nucléaire peu actif en fonctionnement normal ESP

une première exigence ESPN : un guide professionnel radioprotection

Autres exigences spécifiques :Définition précise des conditions de fonctionnementQuelques exigences spécifiques de conception / fabricationPropriétés minimales des matériauxEvaluation de conformitéInspection en service


SEPTEN

Ensemble des conditions de fonctionnement :-Normales-Incidentelles-Exceptionnelles-Accidentelles

Raisonnablement prévisibles

Exigences "typiques" centrales nucléaire

Exigences réglementaires

Exigences de sûreté

Exigences de l'Exploitant

-Décret ESP-Arrêté ESPN

-Conditions de fonctionnement-Agressions externes / internes

-Liées au REX national / international-Liées à optimisation de l'exploitation

Agressions externes :-Séismes-Températures-Tornades/ Innondations-Chutes d'avion

Agressions internes :-Incendie-Rupt. Haute Energie-Missiles-Explosion


SEPTEN Exigences de l'Exploitant

Un "côut d'acquisition" adapté aux exigences de sûreté et de la réglementation

Un "côut d'exploitation" optimum pour assurer sûreté et compétitivitépour une durée de vie donnée (à minima 60 ans pour les nouvelles installations)

Traduction :Une protection des travailleurs et des populations maximales

accident / radioprotection : opérabilité des systèmes et confinement des produits radioactifs

Une maintenance facilitéeAccessibilité / réparabilité : développement de robinetterie à maintenance réduite

Une surveillance adaptéeMonitoringInspection en service

Une disponibilité maximale Période d'arrêt réduiteArrêts fortuits limités


SEPTEN Conséquences de ces exigences

Pour l'exploitant : un jeu de données adapté

Particulièrement détaillée en N1Moins détaillée en N2-N3 et ESP

Une surveillance des études/réalisations du Fabricant par l'exploitant adaptées

Pour le FabricantUne étude de risque détaillée, intégrant l'ensemble des exigencesUne sélection adaptée du Code de ConstructionUn complément au Code de ConstructionUne spécification d'équipement suffisamment détailléeUne notice d'utilisation adaptée

Pour l'évaluation de conformitéPar l'ASN en N1Par ONN/OIUN en N2-N3Par ON/OIU en ESP


SEPTEN Exemple : définition d'un niveau de qualité

niveau ESPN N1 N2 N3 NNclassement sûreté

M1 Q1 Q1 Q1 Q1M2 Q1 Q2 Q2 Q2M3 Q1 Q2 Q3 QC

non M Q1 Q2 Q3 QCavec guide radioprotection


SEPTEN Exemple : choix du Code de construction

Tous les Codes de construction devront justifier leur conformité au Décret ESP

IAEA 50-C-QAISO 9001-2000

Classification

ASMESect. III NC

RCC-MSubs. C

KTA 3211

ASME Sect. VIII

Annex ZCompliance

to PED

Harmonized StandardsPED 97/23 EC

EPRGlobal

Application

RCC-M Sect. ISubsection BQ1

Q2

Q3 - QC


SEPTEN Exemple : exigences de conception

Des marges de dimensionnement (ESP-ESPN et supports)Importante si dimensionnement par formuleAdaptée si dimensionnement par analyseLimitation des fuites : brides boulonnées, tiges de robinetterie

Analyse des principaux modes d'endommagementLimitation des contraintes et concentrations de contraintesChoix des matériauxChoix des procédés de fabricationContrôles de fin de fabrication

Justification :Bonne résistance à la fatigue : Fu < 0.5Tolérance aux grands défauts : analyse de défauts potentiels

ComplémentsAccessibilité de toutes les souduresInspectabilité de toutes les souduresRadioprotection : choix de matériaux bas cobalt, état de surface, fuites faibles,

évaluation radiologique des interventions


SEPTEN Exemple d'exigences de conception : la rupture

Rupture fragile : température de fonctionnement / température de transition

Rupture ductile : faible valeur dues au vieillissement par irradiation ou par maintien en température élevée

3 méthodes :

Seuils sur les propriétés de matériaux fin de vie(Charpy – Ténacité – Temp. Transition)

Méthode d'évaluation de grands défauts hypothétiquesbasée sur des calculs par formules

Méthode d'évaluation par éléments finis sur pièces fissurées

Propriétés de ténacité dans le Code, sinon mesures sur matériaux représentatifs


SEPTEN Exemple d'endommagements à considérer

Dommages liés à des sollicitations monotones : instabilité plastique, flambage, fluage

Dommages liés à des températures maintenues (élevées/ basses) : fluage, rupture fragile, rupture ductile

Dommages liés à des sollicitations variables : déformation progressive, fatigue

Dommages liés aux conditions chimiques des fluides et du calorifuge : corrosions

Dommages liés aux vitesses des fluides et aux perturbations d'écoulement : érosion, érosion corrosion

Dommages liés aux chargements dynamiques (hors séisme et vibration) : coup de bélier, décharge soupape, rupture de tuyauterie, explosion


SEPTEN Exemple : contribution de l'Exploitant

Dommages liés aux conditions chimiques des fluides et du calorifuge

CorrosionsInterne / externe

Vérif - Températures- Chimie du fluide

interne et ses variations notables

- Type de calorifuge et ambiance externe

Tous choix du matériautype de calorifuge

Corrosion sous contrainte

Vérif températurechimie des fluides

Tous - choix du matériau et des procédés de fabrication

Dommages liés aux vitesses des fluides et aux perturbations d'écoulement

Erosion-Cavitation

Vérif - Vitesse des fluides et perturbation d'écoulement

TuyauteriesEchangeurs

Robinets (REX parc)

- règles d'installation- utilisation de certains

organes en limite

Corrosion- Erosion Vérif - vitesse des fluides, température, chimie et nature du matériau

Tuyauteries en particulier

- acier au carbone avec minimum de teneur en

chrome- installation

Dommages liés aux chargements dynamiques (hors séisme et vibration)

Déformation excessive

Vérif Coups de bélier, décharge soupape, fermeture rapide

robinetterie, explosion

Tuyauteries en particulier

- installation- type de robinetterie

Prise en compte du vieillissement

dynamique

Vérif - vitesse de déformation- température

Tuyauteries en acier au carbone

- choix du matériau- diminution des propriétés

de traction


SEPTEN Exemple d'agression externe : le séisme

2 séismes sont définis :

Séisme d'inspection 0.5gNormalement "aucune conséquence"Justification requise pour TOUS les ESP/ESPN en combinaison avec les conditions de fonctionnement normal critère de fonctionnement normal comportement globalement élastique avec des marges de 1.5Pas de nécessité d'arrêt de l'installation

Séisme de dimensionnement : hautement improbable2.5gJustification de sûreté pour tous les ESP / ESPN en combinaison avec toutes les conditions de fonctionnement critères de fonctionnement accidentel pas de rupture de la barrière de pression et des supports avec des marges de 1.1Arrêt "définitif" de l'installation / travaux très significatifs avant re-démarrage


SEPTEN Liaison avec Programme d'inspection en service

2 types de zones principales :

Peu tolérantes aux grands défauts

Sensibles à la fatigue

+ Exigences réglementaires / Autres dégradations potentielles (corrosions)

Fréquence et performances basées sur calculs de mécanique de la rupture mis à jour fréquemment (10 ans max)


SEPTEN Conclusions

Une installation nucléaire comprend un très grand nombre d'ESP et doivent vérifier les EES du DESPUn jeu d'exigences complémentaires est associé au caractère dangereux du fluide (radioactif) et à la gestion d'accidents potentiels:

Arrêt ESPNExigences de sûreté : conditions de fonctionnement + agressions

L'ensemble est complété par des exigences "Exploitant" associées à :La durée de vieLa disponibilité de l'installationUne maintenance et une inspection en service adaptée

Pour ce faire :L'exploitant doit fournir de nombreuses informations au FabricantLe Fabricant doit choisir des Codes de construction adaptés, et les compléterL'analyse de risque, avant démarrage des fabricationsL'évaluation de conformité adaptées aux ESPNPour les ESP peu d'exigences complémentaires (fabrication-contrôle, fatigue)

Seul le dialogue Fabricant – Exploitant peut permettre une conception optimum pour ces composants généralement construits à l'unité (autour de l'analyse de risque et de la notice d'instruction)

intégration des contraintes d'exploitation à la … · analyse de risques des esp et prise...

Documents