Projet ODOBA

Dates : 2016 -2026
Partenaires du projet :  pour la définition des essais et l’interprétation des données du projet ODOBA, l’IRSN s’appuie sur un réseau de partenaires académiques (CONCRETE) : ENS Paris-Saclay, IFSTTAR (Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux), LMA (Laboratoire de mécanique et acoustique, Université d'Aix-Marseil/CNRS), LMDC (Laboratoire matériaux et durabilité des constructions, Université de Toulouse / INSA Toulouse).
Financements : NRC (Nuclear Safety Commission, autorité de sureté des États-Unis) - CNSC (Canadian Nuclear Safety Commission) - Bel V (TSO belge) - VTT (Centre de recherche technique de Finlande)

Les réacteurs nucléaires ont été conçus initialement pour une durée d’exploitation de 40 ans, mais les exploitants souhaitent prolonger cette durée jusqu’à 60 ans, pour EDF, et même jusqu’à 80 ans pour certains exploitants aux Etats-Unis. Quant aux nouvelles installations, elles sont conçues dès l’origine pour une durée d’exploitation en général de 60 ans comme l’EPR de Flamanville, et d’au moins 150 ans pour le site de stockage profond CIGÉO, où le béton rempli un rôle de sûreté et fonctionnel durant la phase d’exploitation et de réversibilité.

Sur de telles durées d’exploitation, les bétons peuvent être atteints de pathologies, résultats de réactions chimiques en leur sein. Ces pathologies peuvent conduire à la dégradation des propriétés mécaniques et de la capacité du béton à assurer le confinement des matières radioactives.

On a observé de tels phénomènes sur des ouvrages civils (ponts, barrages) mais aussi sur quelques installations nucléaires : Gentilly-2 au Canada, Seabrook aux États-Unis, Tihange-2 en Belgique… Le risque de développement de telles pathologies sur les installations du parc français est jugé suffisamment crédible pour lancer des études spécifiques, dont le projet ODOBA.

Le projet ODOBA consiste essentiellement à réaliser des essais sur des structures en béton de grande dimension (4 x 2 x 1m) sur la plateforme ODE (Observatoire de la durabilité des enceintes) de l’IRSN, située à Cadarache (Bouches-du-Rhône). Certains des blocs de béton feront l’objet de protocoles de vieillissement accéléré permettant de simuler de grandes durées d’exploitation.

A ce jour, sont en place ou prévus :

• Un bloc de référence sans pathologie.
• Des blocs dédiés à la réaction alcali-granulats (RAG) : réaction entre les alcalins de la pâte cimentaire et la silice réactive de certains granulats.
• Des blocs dédiés à l'étude de la réaction sulfatique interne (RSI). Cette réaction est une réaction thermiquement activée (échauffement important du béton) au sein de la pâte cimentaire.
• Des blocs permettant l'étude couplée de la RAG et de la RSI.
• Des blocs dédiés aux installations de stockage profond : effet des eaux souterraines fortement salines.
• Un bloc dédié au développement des méthodes d'examens non-destructifs.
• Des blocs jumeaux, avec et sans ferraillage, pour caractériser l'effet de ce dernier.

Les blocs de béton du projet ODOBA sont très instrumentés afin d'obtenir différents types de données : mesures de température, d'humidité, de déformations, de contraintes mécaniques au sein du béton et/ou du ferraillage…). Périodiquement, les blocs sont soumis à des campagnes de contrôles non-destructifs et destructifs pour évaluer l'évolution des propriétés mécaniques, physiques, micro-structurelles et chimiques du béton en lien avec l'apparition et le développement des pathologies.

Certains blocs sont soumis à des protocoles de vieillissement accéléré permettant de reproduire, dans des délais raisonnables (2-3 ans), la durée de vie d'une installation (40 à 60 ans pour les réacteurs et jusqu'à 150 ans pour les installations du stockage). La solution retenue consiste à construire autour des blocs des réservoirs permettant de faire des cycles d'immersion / séchage avec contrôle de la température et de la chimie de l'eau. La première « piscine de vieillissement » sera mise en service à l'automne 2018 pour qualification avant déploiement sur les blocs à partir de 2019.

Compte tenu de la cinétique des phénomènes, les premiers résultats sont attendus environ 2 ans après le coulage des blocs.

A terme, les résultats du projet ODOBA permettront de développer et de valider des outils de simulation prédictifs concernant l'apparition et l'évolution des pathologies et leurs conséquences sur les propriétés mécanique et de confinement du béton à l'échelle de la structure. Ils permettront aussi d'évaluer les méthodes d'examens non-destructifs.

Laboratoire sur le devenir des pollutions de sites radioactifs (LELI) - Laboratoire d'étude et de recherche sur les transferts et les interactions dans les sous-sols (LETIS)- Laboratoire de modélisation et d’analyse de la performance des structures (LMAPS) - Laboratoire incertitude et modélisation des accidents de refroidissement (LIMAR) - Laboratoire de réalisation d'équipements expérimentaux (LR2E) - Laboratoire d'expérimentation environnement et chimie (L2EC)- Laboratoire d'expérimentation en mécanique et matériaux (LE2M)