Présentations GTF. Point de vue d un utilisateur final. Durée de vie des ouvrages : Approche Prédictive, PerformantielLE et probabiliste

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1 Présentations GTF Présenté par : Georges NAHAS Organismes : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) Paris 26 mai 2009

2 Introduction Le vieillissement des ouvrages de génie civil et plus spécialement les enceintes de confinement des réacteurs nucléaires consiste, selon les exigences de sûreté attribuées à ces ouvrages, à évaluer dans le temps, leurs capacité de résistance et du maintien de confinement en cas d accident de dimensionnement de type APRP. Le taux de fuite autorisé pour chaque installation est donné par son Décret d Autorisation de Création (DAC) Le bâtiment réacteur (BR) et plus spécialement l'enceinte de confinement constitue la dernière barrière de confinement contre le relâchement éventuel des produits radioactifs dans l'environnement. Certaines pathologies peuvent altérer l ouvrage et mettre en défaut les exigences de sûreté. 2

3 Différents types de Bâtiments Réacteurs (BR) en France 3

4 Classification des actions de R&D Les actions de R&D entreprises à l IRSN dans le cadre de ce sujet peuvent être classées en quatre thèmes: Caractérisation des propriétés mécaniques des matériaux : Étude probabiliste des propriétés du béton Études du comportement à long terme : Béton : fluage, retrait Études des Pathologies : RAG, RSI, Recherche de moyens de détection des anomalies dans les ouvrages: mesures de fuite et étude du confinement Contrôle non destructif :Utilisation des Méthodes Ultrasonores pour détecter les anomalies dans les ouvrages en béton armé précontraint 4

5 Effets des Pathologies du béton Pour les installations nucléaires tel que les réacteurs nucléaires, des programmes de maintenance et de suivie d exploitation, prévu à la conception, permettent de limiter l effet de ces pathologies éventuelles en anticipant leur développement et en réalisant les réparations si nécessaire. Anticipation, détection et réparation sont les principes de la défense en profondeur. L analyse de la nocivité de la pathologie avérée permet de hiérarchiser et prioriser les interventions. 5

6 Mécanismes de dégradation des bétons La dégradation des bétons n entraîne pas forcément une perte de leur propriété mécanique, mais peut engendrer des dommages irréversibles de type fissuration, en particulier lorsque le béton est mis en traction suite à une réaction endogène de gonflement ou à une perte de précontrainte des armatures. Les mécanismes de vieillissement des matériaux cimentaires sont très nombreux du fait de leur caractère hétérogène, de leur structure poreuse et de leur hydratation qui peut se poursuivre plusieurs années après leur fabrication. 6

7 Différents types de Pathologies répertoriés dans les ouvrages en béton (source EDF) Réactions de gonflement : Ces pathologies peuvent être attribuées à deux types de réactions chimiques : les réactions alcali-granulats (RAG) et les réactions sulfatiques internes (RSI). Il s agit dans les deux cas de réactions provoquant la mise en traction du béton, lorsque l espace dont elles disposent (la porosité du matériau) n est plus suffisant. Ces réactions, dont les cinétiques d apparition peuvent être très lentes (jusqu à 30 ans sur certains barrages), conduisent à des dégradations (fissurations en faïençage par exemple) et à des phénomènes d exsudations de gel pour les réactions alcaligranulats. 7

8 Différents types de Pathologies répertoriés dans les ouvrages en béton (source EDF) Corrosion des armatures : Dans les structures en béton armé, les armatures correctement enrobées sont doublement protégées de la corrosion (enrobage et formation d un film de ferrite de chaux). Cependant, une dégradation chimique (perte du pouvoir tampon fortement basique) ou une dégradation mécanique du béton (fissuration) peut entraîner l initiation de la corrosion aqueuse des armatures. 8

9 Différents types de Pathologies répertoriés dans les ouvrages en béton (source EDF) Carbonatation: La carbonatation du béton est une réaction chimique de la chaux contenue dans la pâte cimentaire en présence de dioxyde de carbone. Cette réaction provoque la neutralisation de l alcalinité du béton, c est-à-dire une diminution du ph, ce qui entraîne la dépassivation de l acier des armatures dont la corrosion se trouve alors accélérée. Attaque par les ions chlorures: Les ions chlorures du milieu salin peuvent pénétrer dans le béton et accélérer la corrosion des armatures, d une part, en agissant comme catalyseur de la corrosion du métal et, d autre part, en accroissant la conductivité électrique du béton et donc l effet de pile électrochimique au niveau de ces armatures. 9

10 Différents types de Pathologies répertoriés dans les ouvrages en béton (source EDF) Lixiviation: Lorsqu un béton est en contact avec de l eau, il peut se produire une dégradation chimique : soit du fait d un transport de matière par diffusion, engendré par les gradients de concentration entre la solution interstitielle de la pâte de ciment et la solution agressive ; soit du fait des réactions chimiques de dissolution-précipitation, provoquées par des variations de concentrations résultant de la diffusion. Globalement, la lixiviation des matériaux cimentaires se traduit par une décalcification de la pâte, accompagnée d une augmentation de la porosité. 10

11 Besoins Connaissances des caractéristiques des matériaux utilisés. Meilleure connaissance des pathologies et leurs évolutions dans le temps. Mise au point de moyens de détections fiables. Recherche de moyens efficaces pour arrêter ou réduire la cinétique de ces pathologies. Mise au point de modèles numériques pour la simulation des ouvrages en vue de la prédiction de leur comportement à long terme et évaluation de leur durée de vie. 11

12 Merci pour votre attention

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