La corrosion sous haute surveillance avec SCCoDRa
Dans le cadre du projet Cigéo de stockage géologique profond des déchets radioactifs les plus dangereux et à vie longue, l’Andra soutient et accompagne le projet de recherche SCCoDRa sur le développement de techniques innovantes de contrôle et de monitoring de la corrosion de composants métalliques.
Les aciers seront largement répandus dans le projet Cigéo, par exemple pour les conteneurs de colis de déchets de moyenne activité à vie longue (MA-VL) ou pour le chemisage (enveloppe cylindrique) des alvéoles de stockage des colis de déchets de haute activité (HA). La corrosion des aciers est un phénomène inéluctable, et l’Andra en tient compte pour définir les fonctions des composants métalliques, tant pour la période d’exploitation du stockage que pour la période après sa fermeture.
Afin de traquer la corrosion, les partenaires du projet SCCoDRa travaillent sur deux pistes : le contrôle des conteneurs métalliques de certains déchets MA-VL à leur arrivée à Cigéo et la surveillance en exploitation des chemisages des alvéoles de déchets HA.
Un contrôle robotisé de l’état de corrosion pour les conteneurs MA-VL
Les colis de déchets radioactifs subiront de nombreux contrôles, avant leur départ pour Cigéo et à leur réception sur le site de stockage. Pour les colis de déchets MA-VL avec un conteneur en acier au carbone ou en acier inoxydable, il s’agira de vérifier l’état de corrosion du conteneur, avant soit de les placer dans des conteneurs de stockage en béton prévus pour leur stockage définitif, soit de les descendre en l’état. « Nous mettons au point un prototype de robot équipé d’un ou deux bras articulés au bout desquels il y aura des sondes qui vérifieront l’intégrité du conteneur suivant les critères définis, sans contact et sans intervention humaine sur place », explique Fan Zhang, responsable recherche et développement en contrôles non destructifs au Centre technique des industries mécaniques (CETIM), qui coordonne le projet SCCoDRa.
Plusieurs techniques existent pour contrôler avec précision les pertes d’épaisseur d’une paroi métallique sans placer la sonde directement au contact de celle-ci. Les partenaires du projet en testent deux familles : les techniques des ultrasons et de la thermographie infrarouge. Les sondes sélectionnées doivent être capables de détecter des pertes, par exemple, d’un dixième de millimètre sur un colis de 3 mm d’épaisseur. Pour être exploité en milieu radioactif, l’utilisation des robots est nécessaire pour déplacer la sonde et réaliser des cartographies. Des logiciels permettant de piloter le robot et de traiter les résultats de l’auscultation vont être développés. « Nous préparons actuellement les maquettes finales avec de vrais colis, de différentes tailles, en inox et en acier », complète Fan Zhang.
Des capteurs pour surveiller la corrosion du chemisage des alvéoles HA
Le chemisage (enveloppe métallique) des alvéoles HA est conçu pour garantir la mise en place des colis de stockage HA et leur éventuel retrait pendant la période d’exploitation, dans le cadre de la réversibilité du projet Cigéo. Il est nécessaire d’observer et mesurer l’évolution de la corrosion pendant la période d’exploitation du stockage afin de vérifier que l’évolution des matériaux est bien celle qui est attendue.
Des moyens de surveillance des chemisages, plus particulièrement leur déformation à l’aide de fibre optique, ont d’ores et déjà été testés avec succès par l’Andra, notamment à l’échelle 1 dans son Laboratoire souterrain en Meuse/Haute-Marne. Néanmoins, les recherches se poursuivent pour étudier de manière prospective des moyens innovants afin de détecter, identifier et localiser la corrosion, évoluant à des vitesses de l’ordre de quelques dizaines de microns par an au maximum, dans un environnement radioactif. À travers le projet SCCoDRa, plusieurs techniques sont étudiées et testées sur des maquettes à différentes échelles :
- Des capteurs électrochimiques, enroulés autour du chemisage, pour calculer par exemple le potentiel électrique du tube qui peut varier en présence de certains phénomènes chimiques liés à la corrosion (changement du degré d’acidité, variations de la résistance…) ;
- Des capteurs passifs et actifs à ultrasons placés aux extrémités des sections du chemisage surveillent la propagation des ondes le long du chemisage et peuvent détecter des infimes différences, signes d’une perte d’épaisseur ou des défauts évolutifs.
Le durcissement des capteurs dans le temps et sous irradiation est également étudié avec SCCoDRa. En fin de projet, l’Andra disposera d’éléments pour mener des tests plus poussés et valider les techniques proposées sur des alvéoles de taille réelle.
« Même si SCCoDRa n’ira pas jusqu’au prototype sur cette deuxième partie, les technologies que nous développons dans ce projet peuvent intéresser d’autres industries, note Alvaro Saravia, coordinateur du projet SCCoDRa à l’Andra. Les gazoducs, les oléoducs, les hydroliennes, les éoliennes en mer font face aux mêmes soucis de surveillance sur plusieurs dizaines d’années dans des milieux à fortes contraintes et peu accessibles. »
28 projets innovants pour le nucléaire de demain
SCCoDRa, alias « Suivi et Contrôle de la Corrosion des composants métalliques pour le stockage des Déchets Radioactifs » est l’un des 28 lauréats de l’appel à projets innovants lancé par l’Andra dans le cadre du Programme d’investissements d’avenir sur le nucléaire de demain, en coopération avec l’Agence nationale de la recherche (ANR). Il associe six partenaires autour du CETIM (Centre technique des industries mécaniques) qui en assure le portage et la coordination : l’INSA de Lyon et deux de ses laboratoires (LVA – Vibrations acoustiques et MATEIS – Matériaux : Ingénierie et Science), l’Institut de la Corrosion, ainsi que les entreprises OrigaLys Electrochem et VLM Robotics.