En coopération avec des étudiants de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI (Russie), des scientifiques de l'Institut Kurchatov (Russie) ont utilisé une nouvelle technologie pour prolonger la durée de vie du réacteur VVER-440 jusqu'à 45 ans, en économisant les coûts de démantèlement des anciens navires. Les résultats de la recherche ont été publiés dans le Journal des matières nucléaires .

Une cuve de réacteur énergétique eau-eau, le type de réacteur le plus populaire au monde, le VVER-440 est l'une des unités les plus importantes d'une centrale nucléaire. Sa sûreté et son efficacité d'exploitation définissent en grande partie le niveau de sûreté de la centrale nucléaire.

Lors du fonctionnement, une cuve de réacteur est soumise à une exposition aux neutrons rapides, ce qui entraîne un durcissement par rayonnement (perte de plasticité) dans les métaux de base du réacteur en raison de la formation de défauts et de phases induits par le rayonnement à l'échelle nanométrique.

En raison de l'exposition de la cuve du réacteur au rayonnement et à la température de fonctionnement (~ 300 ^о ), des ségrégations d'éléments d'impuretés se forment sur les joints de grains, ce qui se traduit par une résistance réduite de ces joints de grains. La formation de ségrégations d'impuretés nocives dans les joints de grains entraîne une résistance réduite aux fissures dans les métaux.

Cela limite le cycle de vie de la cuve du réacteur, car la probabilité d'une rupture fragile lors du renoyage avec de l'eau froide en cas d'urgence augmente avec le temps. En 1991, afin de prolonger la durée de vie de la cuve du réacteur VVER-440, les scientifiques ont mené un processus de recuit de récupération sur un certain nombre de ces navires, prolongeant ainsi leur durée de vie jusqu'à 45 ans.

Les chercheurs disent que pour prolonger la durée de vie du réacteur jusqu'à 60 ans, ils auraient besoin de réaliser un deuxième recuit de récupération après avoir mené des études préliminaires de la structure et des propriétés mécaniques des métaux de base d'un réacteur, celui qui a fonctionné longtemps après le premier recuit.

La technologie de recuit de récupération a été développée et brevetée à l'Institut Kurchatov. Il faut une certaine température, temps de maintien, une vitesse de chauffage à différentes températures de recuit requise pour différentes étapes, et une vitesse de refroidissement.

La méthode est basée sur la découpe d'échantillons, ou des modèles, de la surface intérieure des navires VVER-440 fonctionnels et mener des études approfondies, recuit et réétudier ces modèles.

"Il est essentiel de conduire cette procédure afin que nous puissions donner des recommandations sur la prolongation de la durée de vie de la cuve du réacteur et déterminer le taux de fragilisation par rayonnement post-recuit, " a déclaré Yevgeniya Kuleshova, Professeur à l'Institut de physique et d'ingénierie nucléaires du MEPhI.

Les chercheurs affirment que cette nouvelle méthode peut prolonger la durée de vie de ces réacteurs jusqu'à 60 ans, économisant ainsi le coût considérable du démantèlement des anciens réacteurs et de la construction de nouveaux.

« La réalisation d'un recuit avec cette technologie entraîne la dissolution des précipitations et des défauts radio-induits ainsi que des ségrégations aux joints de grains, " a déclaré Kuleshova. "Cela conduit à la restauration des propriétés et des structures d'origine des métaux de base, augmentant leur durée de vie. C'est pourquoi nous avons besoin d'en savoir plus sur la structure et les propriétés mécaniques des métaux de base de la cuve du réacteur à différents stades de leur durée de vie, y compris après recuit."

Au cours de cette recherche, les scientifiques ont utilisé des méthodes modernes à haute résolution, telles que la microscopie électronique à transmission et matricielle, tomographie par sonde atomique et spectroscopie électronique Auger. Pour déterminer le niveau de fragilisation par rayonnement des métaux, recherches ont effectué des essais mécaniques sur la tension statique et la flexion par impact.

"La participation des étudiants du MEPhI à cette recherche met en évidence le lien que les étudiants russes ont avec la vraie science et l'économie, qui leur permet de travailler sur des développements scientifiques et de résoudre des problèmes à grande échelle pendant qu'ils étudient encore à l'université, " a déclaré Kuleshova. "Cela augmente leurs niveaux de connaissances et de compétences, et profite à l'économie du pays."