Le REX Matériaux de Phénix et Superphenix Assemblages combustibles Expertises
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- Franck Plamondon
- il y a 8 ans
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1 Atelier Les matériaux pour les RNR refroidis au sodium Le REX Matériaux de et Superphenix Assemblages combustibles Expertises Rapsodie Ph. Dubuisson, A. Bougault Superphenix Ph. Dubuisson - 1 Un réel Retour d'expérience RNR dans le Monde Demonstrators NAME COUNTRY THERMAL POWER CRITICALITY STATUS FERMI(EFFBR) USA 100 MWe 1963 A: 1972 BN 350 KAZAKHSTAN 150 MWe + dessalement 1972 A: 1999 PHENIX FRANCE 250 MWe 1973 FA 2010 PFR GB 250 MWe 1974 A: 1994 SNR 300 FRG 300 MWe A: 1992 MONJU (JPFR) JAPAN 280 MWe 1992 F CLINCH RIVER USA 350 MWe A: 1977 (CRBR) KALIMER KOREA 150 MWe 2025 P 22 réacteurs construits 4 en opération + "2" 2 en construction Projets Inde PFBR + 4 Russie BN 800 BN 1200, Plusieurs projets GEN IV France ASTRID Japon JSFR C C Power NAME COUNTRY THERMAL POWER CRITICALITY STATUS BN 600 RUSSIA 600 MWe 1980 F SUPERPHENIX FRANCE 1200 MWe 1985 A: 1998 BN 800 RUSSIA 800 MWe? Constr. SPX 2 FRANCE 1500 MWe Ab SNR 2 FRG 1400 MWe Ab V.EFR CDFR GB 1300 MWe Ab EFR EEC 1500 MWe Ab PRISM USA 1245 MWe Ab JSFR JAPAN 1500 MWe 2025 P KALIMER-600 KOREA 600 MWe 2025 P PFBR INDAI 500 MWe 2010 Constr. France Rapsodie 12 ans 35 ans Superphénix 7 ans REX Ph. Dubuisson - 2
2 563 MWth MWe Octobre 1968 Construction 12 Mars 1974 Pn 14 juillet 1974 Mise en service Sept "Arrêt" ou P=0 Déc /3 Pn Mars 2009 découplage du réseau Arrêt Essais ultimes 35 ans de fonctionnement Ph. Dubuisson MWth MWe 35 ans de fonctionnement 32 fuites et 5 réactions Sodium Eau "RSE" Fluage, Fatigue, Fatigue thermique, Fissuration à chaud, Corrosion Fissuration différée en Relaxation, Echangeurs Intermédiaires, circuits secondaires, GV, vannes, circuits auxiliaires, Réservoir d'expansion, Expertises de composants Solutions Matériau Dessin, Programmes R&D Ph. Dubuisson - 4
3 563 MWth MWe Echangeurs Intermédiaires Ph. Dubuisson Echangeurs Intermédiaires Acier 316 Surépaisseur Fuite Dalle secondaire Fissure Modification du dessin plus "souple" Détensionner les soudures 850 C Plaque tubulaire primaire primaire 540 C h Débouchante intergranulaire Ecrouissage important dans les ZAT densité élevée de dislocations localement Contrainte élevée Cavités aux joints de grains Mise en place d un "mélangeur" T 30 C 8 C Réduction de la dilation différentielle Changement de la tête des EI Modification appliquée à SPX Fluage Ph. Dubuisson - 6
4 563 MWth MWe Circuits secondaires 350 C 550 C 475 C GV Retour Détection H 2 Acier 304 Ph. Dubuisson END des soudures du circuit secondaire N h Circuit secondaire Retour Détection H C Externe Acier C T important 70 C soudure Interne Traversante Amorçage en pied de cordon Singularité MF / ZAT / MF Transgranulaire 2 fissures symétriques / axe du piquage stries Fatigue thermique Modification du dessin Eloigner soudure du piquage Ph. Dubuisson - 8
5 1990 Circuit auxiliaire T C 4 jours Fissure Superphenix Acier 304 Fissure paroi interne Té forgé Prise de Temp. Fissures Transgranulaire stries Mêmes fissures circuit secondaire PX Fatigue thermique Fonctionnement anormal de la vanne froid dans "chaud" S'assurer que la vanne est bien fermée! Inétanchéité Ph. Dubuisson MWth MWe 350 C 475 C Circuits 35 ans de fonctionnement 550 C secondaires 32 fuites et 5 réactions Sodium Eau RSE Acier 321 Fluage, Fatigue, Fatigue thermique, Fissuration à chaud, Corrosion Examens Non Destructifs 18 soudures fissurées Fissuration différée en Relaxation, 240 soudures C 48 indications C Echangeurs Intermédiaires, circuits secondaires, 30 défauts de fabrication CGV, vannes, circuits auxiliaires,réservoir d'expansion, Ph. Dubuisson - 10 GV
6 Zone Fondue ZAT Face Interne Circuits Secondaires Fissure Zone Fondue ZAT Paramètres : Acier 321 Température de fonctionnement Changement épaisseur tubes Discontinuités géométriques Défaut en racine de soudure Amorçage de la fissuration Retrait au cours du soudage Ecrouissage initial en pied de racine Roulage Forme allongée des grains Contraintes résiduelles Fissure intergranulaire ligne de fusion Gradient de microstructure Sous-joints Densité de dislocations Cellulisation du réseau de dislocations TiC sur dislocations Fissuration différée En Relaxation Changement des soudures fissurées LN Ph. Dubuisson MWth MWe Acier RSE Module 12 1 RSE Module Resurchauffeur Surchauffeur Générateurs de Vapeur ECO EVA Economiseur - Evaporateur Ph. Dubuisson - 12
7 Vapeur 400 T C Réactions Sodium Eau ~ h Resurchauffeurs - Modules Autres RSE 1 seul trou Trou initiateur- Coude supérieur du module - Extrados du tube - aval/vapeur de la soudure Fissure interne pied de cordon de part et d'autre du trou Bourrelet important initiation dans caniveau entrée GV sortie vapeur 300 Vapeur T 160 C Module 1 Fissure transgranulaire Module stries 11 Fatigue t heures 3000 cycles 250 MPa 160 arrêts/démarrages o Suppression de soudures o Modification de la procédure de soudage o Exploitation modifiée pour éviter chocs thermiques - Redémarrage Ph. Dubuisson - 13 Barillet Acier 15D3 Superphenix bainitique Fe-0,17C-0,65Mn-0,25Si-0,29Mo-0,15Cr 1987 Fissures Circuit de maintien en T 180 C Cuve principale Support antisismique Fuite ZAT en pied de cordon de soudure Fissure traversante Cordon de soudure fortement meulés tôle de la cuve principale fissure Fortes contraintes locales Face interne de la cuve présente des zones sombres (oxydes) et des zones brillantes au droit des soudures Ph. Dubuisson - 14
8 Barillet Superphenix Amorçages multiples Acier 15D3 2. Fissure traversante faciès de rupture "propre" Important programme R&D de compréhension et de justification 3. Examens fractographiques Amorçage coté aspect fragile, transgranulaire quasi clivage Fragilisation par hydrogène Amorcage dans zones de fortes contraintes résiduelles Fragilisation reposant sur un endommagement localisée (type CSC) Hydrogène en fond de fissure SPX Abandon du barillet PX Bon comportement A42 Propagation mixte transgranulaire - quasi clivage intergranulaire Pas de strie Solutions 15D3 A42, 316LN, Détensionner les soudures Ne pas les meuler Ph. Dubuisson - 15 Conclusions Superphénix 35 ans 7 ans PX - 32 fuites et 5 réactions Sodium Eau "RSE" Fluage, Fatigue, Fatigue thermique, Fissuration à chaud, Corrosion Soudures!! Fissuration différée en Relaxation, Echangeurs Intermédiaires, circuits secondaires, GV, vannes, circuits auxiliaires, Réservoir d'expansion, Expertises de Composants fissurés Solutions Matériau Dessin, Programmes R&D Ph. Dubuisson - 16
9 Conclusions Superphénix 35 ans 7 ans Expertises de Composants sains, Températures, Flux neutronique, sollicitations "réelles" Validation des calculs et codes Projet Extension DDV PX Nombreux matériaux différents Aciers austénitiques 316 (L), 304, 304H, Aciers bainitiques A42, A48, Mat. de pompes, boulonnerie, Stellites Alliage 800 soudures homogènes et hétérogènes Ph. Dubuisson - 17 Merci de votre attention Ph. Dubuisson - 18
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