Analyse de la corrélation spatio-temporelle des déformations entre le coeur d'un ouvrage épais et son parement : Application aux enceintes de confinement

Analysis of the spatio-temporal correlation of the strains between center and facing of thick structure : Application to containment vessel

• Auteur / Autrice : Maxime Boucher
• Direction : Frédéric Dufour, Matthieu Briffaut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
• Date : Soutenance le 06/12/2016
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sols, solides, structures - risques (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Hervé Gilles
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Martinot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Michel Torrenti, Ludovic Jason

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réacteurs nucléaires -- Confinement

Génie nucléaire -- Mesures de sécurité

Mots clés libres

Modélisation thermo-Hydro-Mécanique

Mesure et méthode d'analyse

Surveillance d'ouvrage

Enceinte de confinement

Thermo-Hydro-Mechanical modeling

Measurement and method of analysis

Structure monitoring

Nuclear containment vessel

Résumé

Prolonger la durée de vie d’un parc nucléaire impose de garantir la pérennité des enceintes de confinement, troisième et dernière barrière de protection contre les potentielles émissions radioactives. Ces structures sont attentivement auscultées depuis la construction grâce à un dispositif de mesures spécifiques incluant des extensomètres noyés dans le béton. De conception intrinsèquement fiable et bien que largement éprouvés, ces capteurs de déformation commencent à présenter des taux de défaillance significatifs, nécessitant, de fait, le recours à des chaînes de mesure de substitution. En ne pouvant être mises en œuvre qu’au voisinage de la surface du béton, ces solutions ne permettent qu’un accès indirect à la déformation initialement observée. Des doutes peuvent dès lors être émis sur la représentativité des mesures et par conséquent sur la qualité de la surveillance.Pour analyser l'influence de la localisation de la mesure, le développement et l'exploitation de deux modèles numériques éléments finis complémentaires sont proposés. Il s’agira principalement, pour l’un, de quantifier les possibles écarts de comportement sur le long terme et en épreuve liés aux gradients de température et d’humidité ; et pour l’autre, la variabilité liée au caractère hétérogène et particulier de la géométrie des enceintes. Suite à la calibration des modèles de comportement thermo-hydro-mécanique, s’appuyant sur des résultats d'essais matériaux en laboratoire, une prévision à l'échelle de la structure, utilisant des chargements sur ouvrage reconstruits à partir de données historiques ou de synthèses fondées sur le retour d’expérience du parc nucléaire français exploité par EDF, est menée. L'historique de déformation est ainsi reconstruit en tout point de l'enceinte pour en déduire un modèle analytique des variations spatiales dans l'enceinte des déformations afin de faciliter son exploitation.En mettant en évidence de faibles écarts sur le long terme entre position à cœur et en surface, il est d'abord démontré que des chaînes de mesure de substitution sont utilisables avec un bon niveau de confiance en dehors des zones singulières. Par ailleurs, l’usage de fonctions de correction basées sur les transferts physiques régnant dans la structure permet de minimiser l’influence des changements de position de mesure dans l’épaisseur.

Extending the life of nuclear plant needs to ensure the sustainability of containment, third and last barrier against potential radioactive emissions. These structures are closely monitored from construction through a specific measuring system including strain gauges embedded in the concrete. Inherently reliable, though widely proven technology, these strain sensors start presenting significant failure rates, requiring the use of substitution measure chains. These solutions, which can only be placed near surface of concrete, allow only an indirect access to the initially observed strain. Doubts may therefore be issued on the representativeness of measurements and therefore on the quality of monitoring.To analyze the influence of the location of the measurement, the development and exploitation of two finite elements numerical models are proposed. This will be mainly for one to quantify the possible misbehavior in the long term and during tests related to temperature and moisture gradients; and for the other, the variability related to heterogeneous and particular nature of the geometry of nuclear power plant. As a result of the calibration of the thermo-hydro-mechanical behavior models, based on laboratory materials test, a forecast throughout the structure is conducted, using reconstructed loads from historical data or syntheses based on feedback from the french nuclear power plant operated by EDF. The history of deformation is thus reconstructed in any enclosure point to settle an analytical model of the spatial variations of the enclosure deformation to facilitate its operations.Highlighting small long-term differences between embedded and surface position, it is first shown that alternative measuring systems can be used with a high confident level outside singular position. Furthermore, the use of correction functions based on physical transfers prevailing in the structure makes it possible to minimize the influence of position measurement of changes in thickness.