Étude de l'intégrité structurale en cas de séisme de la tuyauterie de classe 1 présentant un support défaillant

Résumé d’une présentation prévue pour le :
27e Congrès international sur le génie nucléaire (ICONE 27), parrainé par l’ASME
Du 19 au 24 mai 2019

Écrit par
Khalid Chaudhry
Commission canadienne de sûreté nucléaire

Cette étude vise à évaluer l’intégrité structurale d’un circuit de tuyauterie présentant une fissure liée à la dégradation ainsi qu’à quantifier la marge de conception sismique résiduelle lors de la défaillance complète d’un support lors d’un événement sismique.

L’intégrité structurale de la tuyauterie nucléaire de classe 1 est un élément crucial de l’exploitation sûre des centrales nucléaires (refroidissement du combustible nucléaire et évacuation de la chaleur résiduelle). La défaillance d’un seul support peut fragiliser l’intégrité structurale de la tuyauterie et mettre en péril la sûreté de la centrale nucléaire. L’étude porte sur l’évaluation de l’intégrité structurale de la tuyauterie nucléaire en acier au carbone de classe 1 soumise à des charges sismiques, dont un support est défaillant et qui présente également une dégradation de vieillissement non détectée sous la forme d’une fissure localisée à travers l’épaisseur de sa paroi.

Le scénario vise la défaillance hypothétique d’un seul support de la tuyauterie durant les fortes secousses causées par un séisme. Les centrales nucléaires canadiennes sont conçues pour résister à des tremblements de terre dont l’accélération maximale du sol s’inscrit entre 0,05 G et 0,20 G. Toutefois, pour notre étude sur l’intégrité structurale de la tuyauterie, nous avons choisi un tremblement de terre générant une accélération d’une magnitude de 0,3 G, un événement plausible en Amérique du Nord.

La défaillance hypothétique du support (d’une section d’un tuyau ordinaire de diamètre nominal de 8 po, de nomenclature 100 du NPS) allongera vraisemblablement la portée libre, ce qui pourra hausser considérablement les charges sur le circuit de tuyauterie. Nous avons évalué l’intégrité structurale du circuit de tuyauterie dégradé présentant une fissure non détectée à travers sa paroi. À l’aide de simulations d’analyse dynamique, nous avons calculé l’évolution des temps de réaction de la tuyauterie aux charges, en tenant compte de l’allongement de la portée libre, pour la durée restante des fortes secousses. L’évolution des temps de réaction aux charges était non linéaire, mais l’évolution temporelle des temps de réaction élastique aux charges a été calculée en premier lieu. Nous avons ensuite utilisé l’évolution temporelle pour évaluer l’intégrité de la tuyauterie dégradée et déterminer la marge de conception sismique résiduelle.

Pour résumer, l’article intégral donne les résultats obtenus à l’aide de simulations dynamiques réalisées en vue d’évaluer l’intégrité structurale d’un circuit de tuyauterie dégradée présentant une fissure traversante non détectée. Il quantifie la marge résiduelle avant la défaillance et indique si une telle marge justifie un programme additionnel d’inspection physique et d’entretien d’un circuit de tuyauterie dégradée avec des fissures traversantes détectées.

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