EDF - BRT-CICERO

La corrosion-érosion des aciers au carbone est une forme de corrosion généralisée accélérée par un débit d'eau ou de vapeur humide. Elle est responsable de nombreuses dégradations sur les circuits eau-vapeur des centrales thermiques et nucléaires. La corrosion-érosion se traduit en effet par des pertes d'épaisseur étendues en paroi interne des composants qui conduisent, si elles ne sont pas détectées à temps, à la fuite voire à la rupture du composant concerné. Compte-tenu des enjeux de sécurité des personnes et de disponibilité des installations associés à ce phénomène de dégradation, EDF a développé pour les tuyauteries du circuit secondaire de ses réacteurs nucléaires à eau pressurisée un logiciel, BRT-CICERO^TM. Celui-ci permet de calculer les pertes d'épaisseur en fonction de l'ensemble des paramètres influents : isométrie des lignes de tuyauterie, teneur en chrome des aciers, conditionnement chimique et paramètres de fonctionnement du circuit secondaire.

Ce logiciel, dont les premiers développements remontent au début des années 1990, est d'usage obligatoire sur l'ensemble des tranches nucléaires d'EDF. Il permet d'identifier les éléments de tuyauterie les plus exposés à la corrosion-érosion et de prévoir à quel moment leur épaisseur atteint l'épaisseur minimale de dimensionnement. BRT-CICERO^TM est ainsi une aide essentielle à l'exploitant pour maîtriser le risque de corrosion-érosion des tuyauteries et élaborer les programmes d'inspections en arrêt de tranche. Ces inspections consistent en des mesures d'épaisseur par ultrasons et des mesures de teneur en chrome à l'aide d'appareils portatifs qualifiés par EDF. Les lignes de tuyauterie sont modélisées dans BRT-CICERO^TM en 3D et représentées en 2D, élément par élément. L'historique chimique (pH, concentrations en agents de conditionnement et durées de fonctionnement par cycle) est renseigné au niveau de la tranche. Certaines caractéristiques sont attachées aux lignes (température, pression, taux de vapeur, débit), d'autres aux éléments de tuyauterie (diamètre, épaisseur nominale, nuance d'acier, épaisseur de dimensionnement, tolérances de fabrication, teneur en chrome, etc.).

Les calculs de perte d'épaisseur sont réalisés à l'aide de modules scientifiques de chimie, hydrodynamique, fraction de vide et thermodynamique. Le retour d'expérience est pris en compte par l'ajustement de coefficients de géométrie pour les éléments de tuyauterie singuliers. Différentes fonctionnalités sont disponibles pour traiter les résultats : visualisations graphiques, classement des éléments de la tranche par marge, etc. BRT-CICERO^TM réalise des prévisions d'épaisseur résiduelle avec des valeurs conservatives d'épaisseur initiale et de teneur en chrome. L'intégration dans le logiciel des mesures acquises au fur et à mesure de l'exploitation (épaisseurs réelles et teneurs en chrome des éléments de tuyauterie) permet d'affiner les prévisions en diminuant leur conservatisme.

Le logiciel BRT-CICERO^TM permet :

• d'une part d'optimiser les coûts de maintenance en ciblant les contrôles sur les zones qui le nécessitent,
• d'autre part d'augmenter le niveau de sécurité des tuyauteries, à l'aide de prévisions conservatives : une étude réalisée en 2005 a montré que sur 6000 mesures d'épaisseur réalisées sur le Parc français, seulement 11 étaient inférieures à la prévision de BRT-CICERO^TM (taux de conservatisme de 99.8 %).

Le logiciel BRT-CICERO^TM est reconnu par l'Administration française pour la surveillance de la corrosion-érosion des tuyauteries conventionnelles des réacteurs à eau pressurisée dans le cadre de l'Arrêté Ministériel du 15 mars 2000 relatif à l'exploitation des Équipements Sous Pression. Il est disponible à la vente à l'extérieur d'EDF et est déjà installé sur les tranches nucléaires de Koeberg (Afrique du Sud), Daya Bay et Ling Ao (Chine). Il bénéficie du retour d'expérience sur le Parc français, des avancées de la recherche (provenant en particulier des résultats des essais menés par EDF R&D sur la boucle de laboratoire CIROCO) et fait l'objet de fréquentes évolutions. Tous les ans, le logiciel prend en compte un plus grand nombre d'espèces chimiques de conditionnement, avec un nouveau calcul des constantes chimiques. Le calcul des pressions de saturation, enthalpie, masse volumique et viscosité dynamique du fluide eau/vapeur sera basé sur les publications du meeting IAPWS 1997.