Le rendement du combustible dans les réacteurs CANDU vieillissants – Court aperçu des activités de surveillance réglementaire de la CCSN au cours des quinze dernières années et des leçons retenues

Résumé d'un article spécialisé présenté à la :
12^e conférence internationale sur le combustible CANDU
Kingston (Ontario)
Du 15 au 18 septembre 2013

Préparé par :
Michel Couture
Division de la physique et du combustible
Commission canadienne de sûreté nucléaire
Ottawa (Ontario), Canada

Résumé

Les conditions d'exploitation (flux de caloporteur, températures, pressions) du circuit caloporteur d'un réacteur CANDU sont touchées par le vieillissement de ses composants. Pour une conception donnée des grappes de combustible, l'évolution de ces conditions réduit les puissances d'assèchement et, en l'absence de toute mesure corrective portant sur la cause fondamentale de ces changements, la réduction se poursuit avec la progression du vieillissement des composants du circuit caloporteur. Dans une telle situation, les marges de sûreté pour plusieurs accidents de dimensionnement (AD) relativement fréquents qui sont utilisées dans les analyses déterministes de sûreté diminuent en fonction du temps. Après un certain temps, la défense en profondeur est compromise si aucune mesure corrective n'est prise et, ultimement, il est nécessaire d'imposer une réduction de la puissance maximale des réacteurs (pour que les réacteurs fonctionnent à moins de 100 % de leur pleine puissance) afin d'assurer, pour les AD postulés, que soit maintenue en tout temps l'efficacité du système de mise à l'arrêt nécessaire pour protéger l'intégrité des barrières matérielles s'opposant au rejet de matières radioactives. Selon son ampleur et sa durée, la réduction de la puissance maximale peut avoir des répercussions économiques importantes sur un titulaire de permis.

La situation décrite ci-dessus, ainsi que les moyens pour y faire face, ont été au cœur de nombreuses discussions et activités de délivrance de permis entre la CCSN et l'industrie depuis plus de 15 ans maintenant. Pendant cette période, les titulaires ont établi des stratégies de gestion du vieillissement du circuit caloporteur visant à retarder aussi longtemps que possible la nécessité de réduire la puissance du réacteur, stratégies qui ont conduit à de nombreux développements, y compris de nouvelles conceptions de combustible ayant de meilleures propriétés de transfert de chaleur, de nouvelles méthodes pour calculer les marges de sûreté dans l'analyse déterministe de la sûreté (y compris le recours à des corrélations du flux thermique critique moins prudentes). Ces stratégies ont également conduit à la proposition faite par un groupe d'experts, après un examen des données expérimentales sur le comportement du combustible CANDU dans des conditions post-assèchement, d'un nouvel ensemble de critères d'acceptation dérivés moins prudents qui pourrait en principe être utilisé pour évaluer, dans le cas de certains AD, des marges de sûreté s'appliquant aux réacteurs CANDU vieillissants.

Tout ce travail était destiné soit à élargir les marges de sûreté en effectuant des changements matériels tels que l'introduction de nouvelles conceptions de combustible et/ou en démontrant, au moyen de la suppression de certaines valeurs prudentes utilisées dans les évaluations passées, que les marges de sûreté pour les AD sont en fait plus larges qu'on ne le pensait initialement, et qu'on peut donc repousser à une date ultérieure la nécessité de réduire la puissance maximale des réacteurs afin de compenser l'impact négatif du vieillissement du circuit caloporteur sur la puissance d'assèchement du combustible.

Le vieillissement du circuit caloporteur peut également influer sur le rendement du combustible dans des conditions d'exploitation normales. Ainsi, des « dépôts noirs » ont récemment été observés sur le carburant dans les réacteurs de Pickering. Cette constatation a conduit la CCSN à imposer une réduction de la puissance maximale de la tranche 1 afin de s'assurer que des marges de sûreté adéquates sont maintenues jusqu'à ce que des mesures correctives soient mises en œuvre et que leur efficacité soit avérée.

Cet exposé présente un court aperçu du programme de surveillance du combustible de la CCSN et il met l'accent sur les activités passées et récentes de la CCSN liées au rendement du combustible dans les réacteurs CANDU vieillissants. On y présente également certains des défis auxquels la CCSN a dû faire face dans l'évaluation du fondement technique des marges de sûreté réclamées par les titulaires de permis et la leçon apprise à cet égard. Enfin, les activités de R-D liées au combustible qui contribueraient à une meilleure caractérisation des marges de sûreté pour les réacteurs CANDU vieillissants sont présentées brièvement.

Pour obtenir une copie du document relatif au résumé, communiquez avec la CCSN. Veuillez fournir le titre et la date du résumé.