Nuclear Executive Update

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1 Nuclear Executive Update Un rapport sur les activités d'epri Mars 2008 Le bulletin Nuclear Executive Update est publié tous les deux mois. Si vous avez des observations sur ce bulletin d'information, veuillez vous adressez à Brian Schimmoller, EPRI coopère régulièrement avec un large éventail de centres de recherche, d'associations sectorielles, d agences publiques et d autres entités affiliées du secteur nucléaire. Nous souhaitons maintenir un dialogue permanent et actif avec ces organismes pour délinéer clairement les zones de responsabilité, éviter la duplication des efforts et rechercher des opportunités de collaboration, tout cela afin de maximiser l'apport d'epri à ses membres et collaborateurs. Ce numéro de Nuclear Executive Update est consacré à nos travaux avec plusieurs entités industrielles et opérationnelles du nucléaire. Nos relations externes sont guidées par notre conviction qu une mise en commun des efforts permet de mieux traiter des problèmes et sujets d intérêt que nous partageons. Par exemple, la participation active d'epri aux groupes de travail et de réflexion du Nuclear Energy Institute élargit notre compréhension des questions techniques et commerciales essentielles, et nous permet de concevoir des programmes de recherche visant des solutions pratiques et applicables dans le cadre des contraintes budgétaires et réglementaires. Au cours des vingt dernières années, par exemple, la présence d'epri dans divers groupes de travail du NEI a conduit à l'acceptation par l'agence de réglementation des techniques probabilistes d évaluation du risque séismique, de protection contre l incendie et de gestion des accidents. Les travaux d EPRI avec l Institute of Nuclear Power Operations se concentrent sur l élaboration de réponses techniques et opérationnelles concrètes aux questions posées. Le dialogue entre l INPO et EPRI assure que les objectifs de performance exploitent au maximum les solutions techniques existantes, sans les dépasser. Plus récemment, cette collaboration a conduit à l initiative Zero by 2010 d élimination des pannes de combustible. L INPO en cette matière à établi un objectif de performance substantielle, après consultation toutefois d EPRI et d autres intervenants pour s assurer de sa faisabilité technique. Sur le front international, nous œuvrons avec la Federation of Electric Power du Japon pour définir des spécifications de maintenance révisées acceptables par les régulateurs, afin d orienter les améliorations de fiabilité et de sécurité dans dix centrales nucléaires japonaises. Nous soutenons également les efforts de l Agence internationale de l énergie atomique pour rédiger des directives internationales d approvisionnement, de construction et d exploitation des centrales nucléaires dans de nombreuses régions du monde. Nos activités extérieures touchent de nombreux autres organismes sectoriels, tels que la Nuclear Electric Insurance Ltd., l Utilities Service Alliance (USA), STARS (Strategic Teaming and Resource Sharing), le Nuclear Non-Operating Owners Group et la World Association of Nuclear Operators (WANO). Nous continuerons à renforcer ces relations afin de rester alignés avec les priorités de l'industrie et la vocation d EPRI. Pour plus de détails à ce sujet, veuillez contacter Dave Modeen, responsable de nos affaires externes, ou moi-même. Generation Sector Update: 1

2 Sincèrement, Chris Larsen Vice-président et directeur du nucléaire Secteur nucléaire d EPRI Dans le prochain numéro : Collaboration d EPRI avec les organismes de recherche nucléaires autour du monde Évolution des programmes «Opérations à long terme» consacrés à l exploitation des centrales, au cours des 60 dernières années et au-delà. TECHNICAL HIGHLIGHTS Révision complète avant fin 2008 des directives concernant la chimie de l'eau dans les centrales BWR et PWR Les directives sur la chimie de l eau primaire dans les réacteurs à eau pressurisée (PWR) ont été publiées en décembre Des directives sur la chimie de l eau secondaire dans les réacteurs PWR et celles sur la chimie de l eau dans les réacteurs à eau bouillante (BWR) seront publiées avant décembre Conformément à l engagement qu elle a pris de fournir à l industrie des spécifications claires, à jour et techniquement détaillées de chimie de l eau dans les centrales nucléaires, EPRI publie trois documents de révision des directives en la matière, cela entre décembre 2007 et décembre 2008 : Boiling Water Reactor Water Chemistry Guidelines (directives sur la chimie de l eau dans les réacteurs à eau bouillante), Pressurized Water Reactor Primary Water Chemistry Guidelines (directives sur la chimie de l eau primaire dans les réacteurs à eau pressurisée et Pressurized Water Reactor Secondary Water Chemistry Guidelines (directives sur la chimie de l eau secondaire dans les réacteurs à eau pressurisée). Ces trois documents contiennent les directives obligatoires, les mesures nécessaires et enfin des recommandations de bonne pratique, conformément aux standards industriels sur les matériaux (NEI 03-08, par ex.). Comme le schéma ci-joint l explique, les effets de la chimie de l eau sur la dégradation des matériaux, la performance des combustibles, les champs d irradiation et la productivité générale de la centrale doivent être pris en considération et pondérés de façon appropriée. Ces problèmes sont d une gestion complexe, et une proche collaboration est donc nécessaire avec les autres programmes EPRI. Par exemple, le Fuel Reliability Program (FRP) (programme de fiabilité des combustibles) fournit des informations sur l impact potentiel en matière de performance du combustible, le BWR Vessels and Internals Program (programme composants internes et cuves dans les réacteurs BWR, ou BWRVIP), le Materials Reliability Program (programme de fiabilité des matériaux, ou MRP) et le Steam Generator Management Program (programme de gestion des générateurs de vapeur, ou SGMP) contribuent leur expertise sur, respectivement, la dégradation des matériaux dans les réacteurs BWR, la chimie primaire et la chimie secondaire des réacteurs PWR. Le Radiation Management Program (programme de gestion des radiations) communique les effets des réactions chimiques de l eau sur les champs de radiation. Generation Sector Update: 2

3 Les trois ensembles de directives sont passés individuellement en revue par un comité sectoriel tous les deux ans et sont révisés tous les quatre ans. EPRI a publié le document PWR Primary Water Chemistry Guidelines, 6 e révision, en décembre 2007 (rapport technique EPRI n ). Son application complète est exigée avant le 17 juin 2008 (le 17 septembre 2008 dans le cas d arrêt pour rechargement en combustible entre le 17 décembre 2007 et le 17 juin 2008). Les changements les plus importants sont les suivants : Un plus grand accent donné au fonctionnement avec un ph élevé Des conseils plus étendus sur le contrôle du ph pendant les chimies transitoires La modification de certains des paramètres exigés et ceux de diagnostic Mise à jour de la méthodologie d'optimisation spécifique des centrales, afin de refléter les leçons acquises. Les PWR Secondary Water Chemistry Guidelines, 7 e révision, seront terminées d ici à décembre Le comité sectoriel doit soumettre avant juillet une version préparatoire pour revue par différents comités SGMP et par la Nuclear Regulatory Commission américaine. Parmi les questions majeures soulevées : Directives particulières selon le matériau de fabrication des conduites des générateurs de vapeur, afin de tenir compte de la résistance améliorée à la corrosion de matériaux avancés tels que les alliages 600TT et 690TT. Application d'un dispersant afin de minimiser l'encrassement du générateur de vapeur. Spécifications de séparation liquide dans le générateur de vapeur et des besoins d'hydrazine pendant le fonctionnement. Amélioration de la souplesse lors des démarrages Les BWR Water Chemistry Guidelines, révision 2008, doivent également être terminées avant décembre 2008, avec soumission d un document préparatoire à plusieurs comités BWRVIP et FRP avant le mois de juillet. Parmi les questions majeures soulevées : Mesures à prendre pour maintenir la performance et la fiabilité du combustible, conformément à la mesure Zero by 2010 d élimination des pannes de combustible, établie par l'industrie. Mitigation des problèmes de rupture des matériaux, grâce à l ajout chimique en ligne de métaux nobles et une meilleure disponibilité de l hydrogène. Passage en revue des limites en fer et en zinc de l eau d alimentation Recommandations de monitorage plus approfondies L application de ces deux derniers ensembles de directives suivra un calendrier de 6 mois similaire à celui du premier. Pour plus de détails, veuillez contacter Keith Fruzetti au ou à kfruzzet@epri.com. La construction de nouvelles centrales nucléaires présente des opportunités d intégration des technologies NDE Le transfert des technologies NDE des centrales nucléaires pourrait réduire les besoins de réparation et le nombre d inspections nécessaires des nouvelles centrales. L évolution dans les technologies d évaluation non destructrice (NDE) et dans les principes de réglementation offre une chance de transfert de ces techniques depuis les centrales existantes vers les nouvelles. A travers l Advanced Nuclear Technology Program (programme de technologie nucléaire avancée), EPRI a lancé le projet NDE and Repair Reduction for New Nuclear Build (NDE et réduction des réparations dans les nouvelles centrales), afin d exploiter deux de ces opportunités, l une visant à minimiser les réparations, l autre à combiner les inspections. Les nouvelles centrales nucléaires doivent respecter les réglementations fédérales exigeant des inspections pendant la construction, la pré-mise en service et pendant l exploitation, toutes régies par le code ASME. Les inspections de construction et avant la mise en service sont effectuées avant l'entrée de la centrale dans le réseau. L inspection de la construction prévue à la section III du code ASME porte sur les défauts de Generation Sector Update: 3

4 fabrication, celle de pré-mise en service de la section IV sur les défauts pouvant apparaître pendant le fonctionnement (les conclusions de l inspection définissent une ligne de base pour les inspections subséquentes pendant la durée de service de la centrale). Pendant la construction du parc existant, de nombreuses soudures de conduite ont dû être réparées plusieurs fois au fur et à mesure de la détection des défauts. Ces réparations ont laissées les soudures dans un état de contrainte de traction résiduelle élevée, l'une des conditions qui mènent à la corrosion mécanique précédant les fissures. L expérience d exploitation a clairement montré que les fissures provoquées par la corrosion mécanique se produisaient principalement aux sites de réparation des soudures. La minimisation des réparations conduirait donc non seulement à des économies de temps et d argent, mais diminuerait aussi le coût de la mitigation des soudures ou de la réparation de dégradations subséquentes pendant le fonctionnement de la centrale. Les critères de permissibilité des défauts selon la section III du code ASME reposent sur un standard de «Qualité du travail». De nombreux défauts intégrés non permissibles selon la section III n ont en fait aucune importance structurelle. L EPRI prépare un rapport technique de mécanique de la rupture afin de justifier la tolérance de tels défauts minimes et leur absence de réparation, et cherche à faire amender le code dans ce sens. Par ailleurs, parce que cette approche exige des techniques NDE certifiées et des techniciens capables de détecter et de mesurer les défauts avec assez de précision, EPRI va commencer à mettre en place l infrastructure nécessaire pour assurer la certification et la formation. Le deuxième objectif du projet est de consolider en une seule inspection les inspections de construction et de pré-mise en service nécessaires à la conformité. Ceci générera un coût-bénéfice pour chaque soudure. Pendant la construction du parc actuel, les deux inspections avaient lieu séparément parce qu elles étaient chacune techniquement optimisée pour son objet particulier : l une visait à détecter les défauts de fabrication dans les soudures, l autre les dégradations près de la surface intérieure pendant le fonctionnement. EPRI définira et certifiera des méthodes utilisant les technologies NDE modernes afin d intégrer ces deux objectifs dans une seule inspection. Bien que le projet porte principalement sur les nouvelles constructions aux États-Unis, il sera aussi applicable aux autres pays. La justification technique de la tolérance des petits défauts de fabrication, par exemple, peut être adaptée à d autres réglementations nationales. De plus, le programme de certification NDE sous-jacent peut être directement applicable aux pays suivant le code ASME ou, si nécessaire, des rapports de justification technique peuvent être produits pour permettre cette application. Pour plus de détails, veuillez contacter Greg Selby au ou à gselby@epri.com. Les recommandations d EPRI assurent l emploi efficace recouvrements de soudure en alliage 52 M, afin de minimiser les fissures dues à la corrosion mécanique Le Overlay Handbook (manuel des recouvrements) explique l application des soudures sur les enveloppes de pression, du point de la réalisation comme de l'inspection. Les incidents récents de fissures sur les buses en alliage 600 des réacteurs PWR et la localisation des pénétrations ont accru les inquiétudes concernant les fissures dues à la corrosion mécanique du circuit d'eau primaire (PWSCC) au niveau des soudures d alliages 82/182. Ces matériaux d apport sont beaucoup utilisés dans le soudage des enveloppes de pression des circuits d'eau primaires, augmentant le risque de fissures pendant l'exploitation. L application de recouvrements d alliage 52M, un métal de soudure résistant aux PWSCC est une méthode éprouvée de mitigation ou de réparation de la PWSCC des alliages 82/182. Le Repair & Replacement Applications Center d EPRI a préparé des recommandations spécifiques à ce sujet. Plusieurs zones des centrales susceptibles de souffrir de PWSCC sont difficiles d'accès, ce qui rend l'inspection difficile et limite les procédés de mitigation auxquels on peut avoir recours. De nombreux exploitants préfèrent donc réaliser des recouvrements. Un recouvrement structurel complet applique une force de compression sur la partie intérieure de la conduite, et réduit la propagation des fissures dues à la corrosion mécanique. L emploi de l alliage 52M, un matériau d apport résistant aux fissures, contribue par ailleurs à Generation Sector Update: 4

5 limiter les PWSCC. Bien que l alliage 82/182 reste exposé au réfrigérant primaire (puisque l overlay est appliqué à la surface de la soudure), l'épaisseur du recouvrement est suffisante pour satisfaire les critères de sécurité du code ASME, sans toucher à la paroi d'origine de la conduite. En raison de problèmes initiaux, le RRAC a reçu de nombreuses demandes de recommandations des exploitants et de leurs contractuels sur l'application des recouvrements d'alliage 52M. L alliage 52M est par exemple difficile à souder, ce qui entraîne fréquemment des défauts de soudure inacceptables parce qu ils risqueraient de compliquer les examens ultrasoniques. Le RRCA a collaboré avec le fournisseur de l alliage et avec les soudeurs dans l évaluation des facteurs clés influant sur la qualité des soudures, notamment la chimie du métal d apport, les paramètres de soudage et les interactions chimiques avec le matériau de base. En coordination avec le Nondestructive Evaluation Center d EPRI, le RRAC a également pris connaissance des leçons des applications passées de l'alliage 52M, du point de vue du soudage comme de celui de l'inspection. Recouvrement de soudure en alliage 52M EPRI a publié ses recommandations sous la forme d'un manuel intitulé Overlay Handbook (rapport technique EPRI n ), qui a été utilisé récemment par plusieurs exploitants. A ce jour, des recouvrements ont été installés dans 30 centrales PWR pour mitiger ou réparer les PWSCC sur les soudures de métaux dissimilaires des buses de pressurisation. Huit autres centrales PWR ont prévu des travaux de ce type en L usage poursuivi de recouvrements à la fois dans la réparation et la mitigation des fissures dues à la corrosion mécanique a conduit au développement d autres alliages de soudage avancés pouvant améliorer la qualité des soudures et offrir une résistance supérieure à ces fissures dans les réacteurs PWR et BWR. Ces alliages maintiendraient la résistance élevée aux fissures de l alliage 52 actuel, tout en réduisant le risque de différents défauts de soudure. Pour plus de détails, veuillez contacter Greg Frederick au ou à gfrederi@epri.com. EPRI remet en place le programme de standards de monitorage des radiations dans les centrales PWR EPRI a remis en place un programme de surveillance des radiations des réacteurs à eau pressurisée pour définir des limites de dose et rechercher les possibilités de réduction des termes-sources. En 2003, en réponse à une évolution négative des expositions cumulées dans les centrales nucléaires, EPRI, le Nuclear Energy Institute et l Institute of Nuclear Power Operations ont créé ensemble l initiative RP2020. L objectif principal était de promouvoir des standards de protection de base, de réduire les doses et essentiellement d'éliminer la question des radiations. EPRI dispose de l avance technique nécessaire à la recherche et au développement de technologies et de stratégie de réduction des termes-sources des radiations. La fiabilité des données sur les champs de rayonnement est essentielle à ces efforts. Bien que les réacteurs à eau bouillante aient déjà un mécanisme bien établi de recueil des données, à travers le programme BWR Radiation Assessment and Control d'epri, le programme SRMP équivalent des réacteurs à eau pressurisé avait été interrompu en 1996 en raison d'un manque de financement et d'intérêt. Dans la lancée de l'initiative RP2020, EPRI a rétabli le SRMP le La participation initiale de l industrie a été excellente, avec 80 % des centrales américaines fournissant des données en Une participation à 100 % serait cependant préférable, afin de maximiser l apport du Generation Sector Update: 5

6 programme. EPRI cherche également à impliquer les exploitants étrangers, et l'edf a récemment accepté de communiquer des informations au SMRP sur ses 58 centrales. En rassemblant ces données et en évaluant les champs de rayonnement à des endroits similaires des centrales, des différences sont faciles à relever et les recherches peuvent être orientées vers les facteurs contributifs liés à la conception de la centrale, aux matériaux employés, aux pratiques de travail, etc. La vaste majorité des points d échantillonnage demandés fait déjà typiquement partie des programmes existants de surveillance des radiations. Par ailleurs, EPRI a classé les points d'échantillonnage dans trois catégories : exigé, recommandé et facultatif. Si un point d échantillonnage est inaccessible et exige un temps et des ressources exagérés, il peut être omis. L analyse des données préliminaires montre que les changements ayant le plus d impact sur la réduction des champs de rayonnement sont le remplacement des générateurs de vapeur, l'injection de zinc et le polissage électrolytique des cylindres des canaux des générateurs de vapeur (voir figure). Les étapes suivantes consistent à élaborer des recommandations de technologies de réduction des termes-sources spécifiquement liées à la conception de la centrale et aux conditions d'exploitation, et à appliquer la spectroscopie gamma à la recherche d'une meilleure compréhension de la génération et de la réduction des termes-sources. Pour plus de détails ou pour participer, veuillez contacter Dennis Hussey au ou à dhussey@epri.com. Autres informations : Rapport EPRI n , Application of the Standard Radiation Monitoring Program for PWR Radiation Field Reduction. Comparaison des débits de dose dans les boîtes à eau des branches chaudes des réacteurs PWR avec et sans polissage électrolytique La base de données de maintenance préventive permet d évaluer les besoins de fiabilité au regard des ressources disponibles La base de données actualisée, dont des parties sont utilisées par 80 % des exploitants nucléaires nordaméricains, offre de nouvelles informations utiles au processus de décision. La version 2 de la base de données de maintenance préventive (PMBD) publiée en décembre 2007 (réf. EPRI n ), contient plus de éléments d information Generation Sector Update: 6

7 réunis par un panel d experts sur 136 composants de centrales nucléaires. Bien que les modèles de maintenance préventive, les descriptions de tâche et les fiches techniques de ces 136 composants soient les informations les plus utilisées par la plupart des centrales, le PMBD contient d autres renseignements importants : Emplacements des pannes Mécanismes de dégradation de chaque emplacement de panne Impact des dégradations selon le mécanisme impliqué Méthodes de découverte Temps avant panne Efficacité des travaux de maintenance préventive Par exemple, dans le cas d une pompe verticale, le PMBD est capable d identifier l emplacement de la panne comme étant les cages de roulement et les araignées, le mécanisme de dégradation comme étant un fissurage, l'impact de la dégradation la fatigue du matériau, les méthodes de découverte la vibration et l'inspection, et le temps avant panne de cinq ans en moyenne, et de trois ans constaté au plus tôt. Outre les principales utilisations mentionnées plus haut, les services d ingénierie des centrales peuvent se servir des informations de la base pour : Justifier et documenter les raisons de l ajout ou de la suppression de tâches de maintenance préventive Justifier et documenter les raisons d une modification du calendrier de maintenance préventive Établir des spécifications de surveillance des systèmes et des composants Trouver la raison des pannes des composants Simplifier l évaluation des causes d origine Déterminer les risques associés aux décisions de maintenance quant à la fiabilité des équipements Informer les décisions d approvisionnement et de stockage Établir des stratégies de maintenance des composants L analyse de vulnérabilité PMBD, par exemple, permet à un ingénieur de centrale de saisir les tâches de MP actuelles pour un composant et de lire rapidement les pannes connues de ce dernier. Il peut alors modifier certains aspects des tâches de maintenance préventive et évaluer l effet de ce changement sur la fiabilité du composant. Pour plus de détails sur la base PMBD et ses différents emplois, veuillez vous adresser à Leonard Loflin au ou à leloflin@epri.com. Les prix de transfert de technologie récompensent l application réussie des conclusions d EPRI Le secteur nucléaire présente 14 prix de transfert de technologie à 36 personnes représentant 14 exploitants nucléaires. Afin de reconnaître les efforts individuels et collectifs associés à l'application des produits et des résultats des recherches d'epri, le secteur nucléaire de l'institut a remis 14 prix lors des réunions des comités au mois de janvier. Le directeur du nucléaire d EPRI, Chris Larsen, et le directeur des affaires externes Dave Modeen, ont ainsi récompensé les représentants de 14 exploitants nucléaires, dont 3 internationaux. Les prix portaient sur un large éventail d activités de transfert de technologies, de l'application d'outils logiciels à des ateliers de formation internationaux. Les détails et les récipiendaires des prix sont listés ci-dessous. Pour plus d'informations, contactez Terry Talbert au ou à ttalbert@epri.com, ou visitez la page Applying Results sur Generation Sector Update: 7

8 Titre du prix Société Récipiendaires Modifications des spécifications de délai de 48 heures - Cas de code N Application des directives d EPRI dans la détection de la détérioration de l isolation des câbles Essais pilotes de la méthodologie simplifiée d inspection en service d'epri Échange d informations sur les programmes de corrosion sous écoulement en Asie Application de la technologie et des résultats des recherches EPRI dans l'ensemble d'edf Développement de l'outil CIRCLE dans l optimisation de la chimie de l eau Application des technologies d instrumentation et de contrôle et des résultats des recherches d EPRI dans tout le parc Exelon Application du cas de code N-740 à l utilisation d overlay de soudure structurel pour traiter le problème des PWSCC Application des principes du rapport d EPRI sur les systèmes de déchets radioactifs ESBWR de GE Démonstration d un outil ultrasonique dans l'inspection du fond des cuves Développement d une méthodologie de test de l'adhésion des revêtements de confinement Application des injections de faibles quantités de zinc pour améliorer la fiabilité du combustible Application de la technologie Falcon afin de protéger les barres de combustible des pastilles de combustibles endommagées Échange d informations au cours du premier atelier ChemWorks européen AmerenUE American Electric Power American Electric Power, Entergy Dominion Resources Inc., Duke Energy Corp., Exelon Corp., Tokyo Electric Power Co. EDF EDF Exelon Corp. FirstEnergy Nuclear Operating Company NRG Energy, Inc. PPL Corporation Southern California Edison Tennessee Valley Authority Tennessee Valley Authority Vandellos Nuclear Power Station Tom Elwood, Michael Hoehn II, Dan Stepanovic Colby Baker, Hamid Heidarisafa Steve Cherba, Paul Donavin, James Hawley, Carl Lane; Kevin Hall, Steve Lewis, Steve Scott, Gary Smith Christopher Hooper; David A. Smith; Aaron Kelley; Naoki Hiranuma, Masao Honjin Jean-Pierre Faulot Ellen-Mary Pavageau Christopher Wiegand Dan Patten Milt Rejcek Mark Hanover, Randy Linden Daniel L. Cox Don Adams, Betsy Eiford-Lee, Craig Faulkner, Jim Lemons Kevin Elam, Craig Faulkner, Greg Kniedler, Jim Lemons Emma Capafons Domench, Enrique Fernandez Lillo Together...Shaping the Future of Electricity EPRI 3420 HILLVIEW AVENUE PALO ALTO, CA ÉTATS-UNIS Electric Power Research Institute, Inc Tous droits réservés Generation Sector Update: 8

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