Effet du flux de neutrons sur les puits de cuve en béton, de l'échelle méso à l'échelle de la structure – NETFLUX

Dans les centrales nucléaires, le puits de cuve (PC) en béton est conçu pour être très proche de la cuve du réacteur. Son rôle est d’absorber les radiations (bouclier biologique), et de servir de structure porteuse pour la cuve. Il est donc exposé, sur la durée de vie de la centrale, à des niveaux cumulés d’irradiation élevés, ce qui peut provoquer des dommages à long terme. En particulier, cette irradiation peut entraîner une réduction des propriétés mécaniques du matériau et de la structure. Dans ce contexte, le projet traite des dommages d'irradiation des structures en béton, avec une application ciblée pour le PC. Il est basé sur une méthodologie combinant des expériences permettant d’obtenir des données de caractérisation de l’endommagement du béton, et des approches numériques à différentes échelles mettant en œuvre des modèles afin d'évaluer les conséquences de l'irradiation.
Pour une exploitation à long terme jusqu'à et au-delà de 60 ans, les opérateurs français et tchèques devront démontrer la sureté du PC aux autorités nationales. À ce jour, cette démonstration s’établirait sur des données d’endommagement obtenues en conditions accélérées (flux élevé) dans les réacteurs expérimentaux (RExp) : en quelques semaines ou mois, la même fluence neutronique est atteinte qu'en 80 ans dans les centrales nucléaires (CN) avec un faible flux.
La principale question scientifique abordée dans ce projet est d'évaluer si, pour la même fluence totale, les niveaux de dommage induits par un flux élevé sont comparables à ceux induits par un faible flux en conditions réelles dans un réacteur, ou s’ils sont plus significatifs.
Le projet met l’effort sur les dommages causés par les neutrons, spécifiques aux CN et moins étudiés que les dommages induits par les rayons gamma.
D'un point de vue expérimental, le projet NetFlux fournira un ensemble unique de données de caractérisation de l'effet de l'irradiation sur des matériaux constitutifs de bétons (granulats, pâte de ciment, mortier, béton) couvrant largement les doses attendues après 80 ans d'exploitation dans les CN. Les flux retenus seront différents et complémentaires à ceux mis en œuvre dans le cadre du projet européen actuel ACES (auquel participent la France et la République Tchèque), en revanche, les mêmes matériaux seront conservés et irradiés. Les irradiations seront effectuées dans le réacteur LVR15 et la caractérisation post-irradiation dans les cellules chaudes situées à CVRez. L'accessibilité à ces infrastructures spécifiques à CVRez est un avantage majeur pour le projet.
D'un point de vue modélisation et simulation, le projet NetFlux vise à développer des approches à la fois à l'échelle méso et macroscopique. Ainsi des modèles et méthodes numériques spécifiques seront mis en œuvre à l'échelle mésoscopique pour étudier les effets du gonflement des granulats sur la microfissuration de la pâte de ciment et des interfaces pâte/granulats, et leurs répercussions sur le comportement du béton. Les outils numériques à l'échelle structurelle basés sur la mécanique de l’endommagement, et considérés comme la référence en France et en République tchèque, seront développés pour évaluer le risque supplémentaire d’endommagement du PC lié à l'irradiation. Dans les 10 à 30 prochaines années, les résultats de cette étude seront utilisés pour orienter les décisions sur la prolongation de la durée de vie des réacteurs à eau pressurisée actuels en France et en République Tchèque au-delà de 60 ans et cela en toute indépendance. Enfin, ils permettront d’optimiser le choix des matériaux de construction et les designs de conception des futures CN, dont la durée de vie pourrait aller jusqu'à 100 ans.