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1 F <\ 8 ûoo G f- FRAD0C-4_i RI ROLE DE LA MECANIQUE DE LA RUPTURE EN ANALYSE DE SURETE. A. PELLISSIER-TANON FRAMATOHE, 92-Courbevoie prance} Communication présentée à : SFEN Meeting on PWR safety. Research and development programs Paris (France) 7 Mar 1984

2 ROLE DE LA MECANIQUE DE LA RUPTURE EN ANALYSE DE SURETE ELLE PERMET DE PORTER UN JUGEMENT RATIONNEL SUR L'ETAT D'UNE PIECE COMPORTANT DES FISSURES Formes de La pièce et de La fissure Profondeur de La fissure Contraintes dépendant de la sévérité du transitoire <* Va < dn / Taux de progression de là fissurs par cycle de fatigue C ( oi \Tâ S\j~)! Caractéristiques de résistance à La propagation des fissures de fatigue de L'acier Ténacité (caractéristique de résistance à U rupture de l'acier) CycLe de variation des contraintes au cours d'un cycle opératoire de La chaudière

3 I. AXES DU D E V E L O P P E M E N T DE LA MECANIQUE DE LA RUPTURE A. LE DEVELOPPEMENT DES MOYENS D'ANALYSE <P. 3) B. LA QUALIFICATION GLOBALE DES MOYENS D'ANALYSE PAR ESSAIS SUR MAQUETTE (P. 4) C. INTEGRATION DANS L'ANALYSE DES RISQUES PAR ETUDES PROBABILITES <P. S> II. PROBLEMES DE FOND ACTUELS EN SURETE A, CONFRONTATION DES APPROCHES DETERMINISTES ET PROBABILISTES <P. Ô> B. LES HYPOTHESES DE BRECHES POUR LES CANALISATIONS PRIMAIRES OU VAPEUR L'ALLEMAGNE ET LES USA SE DIRIGENT VERS LA SUPPRESSION DES BRECHES DOUBLE GUILLOTINE - QUE VA-T-ON FAIRE EN FRANCE?

4 DEVELOPPEMENT DES MOYENS D' ANALYSE DEVELOPPEMENT DES CRITERES MEILLEURE DETECTION ET CARACTERISATION DES DEFAUTS MEILLEURE CONNAISSANCE DES SOLLICITATIONS SUBIES MISE AU POINT DES FORMULES ET ALGORIÏHMES DE CALCUL CONNAISSANCE DE LA TENACITE EN RAPPORT AVEC LES ETATS METALLURGIQUES ET L'EXPLOITATION CARACTERISATION DES VITESSES DE PROPAGATION EN FATIGUE METHODES DE DEMONSTRATION DE L'ETAT DE FUITE AVANT RUPTURE

5 I. B. QUALIFICATIONS GLOBALES SUR MAQUETTES 1. ESSAIS DE CHOC FROID (CRITÈRES DE RUPTURE DES VIROLES DE CUVE) 2. AQUITAINE I (PROPAGATION PAR FATIGUE - CANALISATIONS PRIMAIRES) 3. AQUITAINE III (CRITÈRES DE RUPTURE DES CANALISATIONS PRIMAIRES) 4. ECLATEMENT DE TUBES EN ACIER AUSTENITIQUE VIEILLI (MARGE DE RESISTANCE DES COUDES MOULES DU CIRCUIT PRIMAIRE) 5. MAQUETTES DE PROPAGATION DES DEFAUTS SOUS REVETEMENT (QUALIFICATION DES METHODES UTILISEES POUR L'ANALYSE DES DEFAUTS SOUS REVETEMENT : CES ESSAIS MONTRENT QUE LES ANALYSES FAITES ONT ETE PESSIMISTES, ET QU'EN PRATIQUE ON DOIT S'ATTENDRE A CE QU'IL N'Y AIT PAS D'EVuLUTION DES FISSURES)

6 I. C. ETUDE DE PROBABILITE DE RUPTURE DE CUVE CEA / FRAMATOI1E / ISPRA (1) 1 i r Probabililté de rupture par an NT 1 PTR INTERMEDIAIRE 10" 1 20*C< 10"' 10-n- 10* 1 10" w 10" HT Fig PROBABILITE de RUPTURE de la SOUDURE de VIROLE en FONCTION du TEMPS pour DIFFERENTS LOCA.

7 I. C. ETUDE DE PROBABILITE DE RUPTURE DE CUVE CEA / FRAMATOME / ISPRA (2) 10"' HT» Probabilité de rupture OEFAUTS DANS TOUTE L'EPAISSEUR PAS OE DEFAUTS MNS 3 mm INTERNE TO' 10 10"" PAS OE OEFAUTS PAS OE OEFAUTS INTERNE DANS 6mm INTERNE DANS 12 mm io-«io-' 7 Fig PROBABILITE de RUPTURE de la SOUDURE de VIROLE en FONCTION du TEMPS selon DIFFERENTES HYPOTHESES de REPARATION PARFAITE de ta ZONE INTERNE

8 9- II. A. PROBLEMES DE L'UTILISATION DE L'APPROCHE DETERMINISTE EXEMPLE DE L'ANALYSE DES VIRQLFS DE COEUR L'APPROCHE DÉTERMINISTE, INSTAURÉE A L OCCASION DE L ANA LYSE DES DÉFAUTS SOUS REVETEMENT DANS LES TUBULURES DE CUVE ET,LES PLAQUES TUBULAIRES DE G.V., DEMANDANT LA GARANTIE D ÊTRE PESSIMISTE A CHAQUE ÉTAPE OU POUR CHAQUE DONNÉE DU CALCUL/ A CONDUIT, POUR NE PAS EXAGERER LES MARGES, A UN GRAND EFFORT POUR AUGMENTER LA PRÉCISION DES ANALYSES. UN EXEMPLE CARACTÉRISTIQUE EST DONNÉ PAR L'ÉVOLUTION DES MODÈLES D ANALYSE DE L INSTABILITÉ DE FISSURES DÉBOUCHANT A L INTÉRIEUR DES VIROLES DE COEUR DE LA CUVE (FLGURE CI-CONTRE) :. 1ER MODÈLE - LE REVÊTEMENT EST NÉGLIGÉ (FACTEUR OPTI MISTE) I ON PENSE LE COMPENSER EN UTILISANT UNE FISSURE INFINIE (PESSIMISTE) : LA MARGE DU CALCUL N EST PAS CONNUE, MAIS ON PENSE LE CALCUL PESSIMISTE.. 2E MODÈLE : LE REVÊTEMENT EST TOUJOURS NÉGLIGÉ, FISSURE SEMIELL1PTIQUE ; MODÈLE MOINS SÉVÈRE POUR LES CONDITIONS EN FOND DE FISSURE, MAIS PLUS SÉVÈRE POUR LES CONDITIONS EN BORD.. 5Ë MODÈLE : L'EFFET DU REVÊTEMENT EST PRIS EN COMPTE, MODELE PESSIMISTE EN TOUS SES ÉLÉMENTS. RÉSULTATS ENCORE PLUS SÉVÈRE AVEC UN CRITÈRE SE RAPPORl'ANT AU DÉCLENCHE MENT D UNE INSTABILITÉ DANS LE MÉTAL DE BASE CONTRE L INTERFACE AVEC LE REVÊTEMENT.. ^E MODÈLE : UN NOUVEAU CRITÈRE, EXPRIMANT EN UN SEUL FACTEUR LE RISQUE GLOBAL D INSTABILITÉ, OBTENU APRÈS UN IMPORTANT PROGRAMME DE R/D, PERMET DE MINIMISER LE PESSIMISME DU RÉSULTAT FINAL,

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10 CONCLUSION 5 ANS D'EFFORT ONT PERMIS DE GARANTIR LA PRÉCISION DE L'ANALYSE, MAIS SANS GAIN APPRÉCIABLE SUR LA DIMENSION CRITIQUE DES FISSURES. EN FAIT. ON A CONSTRUIT UNE CONFIGURATION A TRÈS FAIBLE PROBABI LITÉ, PAR LA MULTIPLICATION DES PROBABILITÉS FAIBLES ASSOCIÉES AU CHOIX DE CHAQUE ÉLÉMENT DU MODÈLE OU DE CHAQUE DONNÉE, UN FAIT IMPORTANT POUR LA SÛRETÉ EST QUE L ON EST MAINTENANT SÛR QUE LA CONFIGURATION (OU MODÈLE) D ANALYSE EST AFFECTÉ D UNE TRÈS FAIBLE PROBABILITÉ. D'OÙ LE RÉSULTAT EN APPARENCE CONTRADICTOIRE : L'APPROCHE DÉTER MINISTE PARAÎT METTRE EN ÉVIDENCE DES MARGES FAIBLES, ALORS QUE LES ANALYSES PROBABILISTES DONNENT DE TRÈS FAIBLES PROBABILITÉS DE RUPTURE, SOLUTION ACCEPTER DE CONSIDÉRER L ÉLÉMENT DE PROBABILITÉ DANS L APPRÉCIA TION DES RISQUES VIS-À-VIS DE LA RUPTURE, OU AU MINIMUM, ACCEPTER DE CONSIDÉRER LE DEGRÉ DE VRAISEMBLANCE DE LA CONFIGURATION CRÉÉ POUR L ANALYSE DÉTERMINISTE, LES MÉCANICIENS ONT BESOIN DE TROUVER UN TERRAIN D'ENTENTE SUR CE SUJET AVEC LES RESPONSABLES DE SÛRETÉ. CELA POSE LA QUESTION DU RÔLE QUE L'ON VEUT FAIRE JOUER A L'ANALYSE QUANTITATIVE DES RISQUES DANS L APPRÉCIATION DE SÛRETÉ.