Efficacité et innocuité des amines filmantes utilisées comme conditionnement alternatif pour la conservation à l’arrêt du circuit secondaire

Efficacy and harmlessness of film-forming amines used as alternative packaging for storage when the secondary circuit is shut down

• Auteur / Autrice : Jung-Eun Lee
• Direction : Grégory Lefèvre, Bernard Normand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 31/05/2022
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MATEIS - Matériaux : Ingénierie et Science (Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Nadine Pébère
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Grégory Lefèvre, Bernard Normand, Nadine Pébère, Christian Ruby, Delphine Veys, Adèle Astorg, Sabrina Marcelin, Marion Roy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christian Ruby, Delphine Veys

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réacteurs à eau sous pression

Matériaux -- Détérioration

Réacteurs nucléaires

Mots clés libres

Matériaux

REP - Réacteur à eau pressurisée

Circuit secondaire

Magnétite

Acier au carbone

Inhibiteur de corrosion

Amines filmantes

Octadécylamine

Corrosion du

Conservation séche

Conservation humide

Materials

PWR - Pressurized Water Reactor

Secondary circuit

Magnetite

Carbon steel

Corrosion inhibitor

Film Forming Amines

Octadecylamine

Corrosion

Dry storage

Wet storage

Résumé

Les méthodes de conservation à l’arrêt actuellement utilisées pour le circuit secondaire des réacteurs à eau sous pression (REP) sont jugées chronophages et contraignantes à mettre en œuvre sur site. L’injection d’octadécylamine (ODA), est proposée comme une solution alternative pour simplifier les étapes de conservation tout en maintenant une protection optimale durant ces phases d’arrêt. Dans ce contexte, les objectifs principaux de cette thèse sont : i) d’étudier le comportement de l’ODA sur différents états de surface représentatifs de ceux de l’acier au carbone exposé au milieu secondaire, ii) d’évaluer l’effet de l’ODA sur la protection des surfaces durant les conservations et enfin iii) d’optimiser le protocole d’injection actuel. Pour répondre à ces objectifs, il a d’abord fallu maîtriser les conditions d’oxydation de l’acier pour obtenir un dépôt de magnétite contrôlé, par voie électrochimique ou par voie hydrothermale à 180°C, 220°C et 275°C. Les échantillons ont ensuite été exposés en autoclave au milieu secondaire contenant de l’ODA aux trois températures évoquées précédemment. Enfin, deux méthodes de conservations, dites ''sèche'' et ''humide'' ont été simulées en laboratoire avec les échantillons ayant été exposés préalablement à l’ODA. La présence d’un film homogène d’ODA a été mise en évidence sur les échantillons traités à 180°C, ce qui n’a pas été le cas pour l’échantillon traité à 220°C et 275°C. La formation d’une couche d’oxyde plus protectrice du fait de la présence de l’ODA a été mise en évidence après les conservations sur l’acier au carbone exposé à toutes les températures testées. L’interaction entre la magnétite et l’ODA semble avoir un effet synergique positif lors de la croissance de magnétite sur la surface de l’acier au carbone, en formant une couche mixte ODA/magnétite. D’après ces résultats obtenus, un nouveau protocole d’injection a été proposé.

The lay-up methods currently used for the secondary circuit of pressurized water reactors (PWR) are time-consuming and restrictive to be applied onsite. Octadecylamine (ODA) injection is proposed as an alternative solution to simplify the lay-up while maintaining an optimal protection during the shutdown phases. In this context, the goals of the thesis are: i) studying the ODA behavior on different surface states representative of those of carbon steel exposed to the secondary medium, ii) evaluating the ODA effect on the surface protection during the lay-up and finally iii) optimizing the current injection protocol. To accomplish these objectives, it was necessary to control of the oxidation conditions of the carbon steel to obtain a controlled magnetite deposition, either electrochemically or hydrothermally at 180°C, 220°C and 275°C. These samples were then exposed in an autoclave in the secondary circuit solution, containing ODA at the three temperatures mentioned above. Finally, two lay-up methods, called ''dry'' and ''wet'' were simulated in the laboratory with the samples previously exposed to ODA. The presence of a homogeneous film of ODA was demonstrated on the samples treated at 180°C, but not for the samples treated at 220°C and 275°C. The formation of a more protective oxide layer with ODA was demonstrated after the lay-up with the samples exposed, to all tested temperatures. So, the interaction between magnetite and ODA seems to have a positive synergy during magnetite growth on the carbon steel surface, forming a mixed ODA/magnetite layer. Based on these results, a new injection protocol was proposed and the expected consequences are predicted.