Regain d’énergie
La revue spécialisée consacrée au nickel et à ses applications
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L’énergie électronucléaire et l’acier inoxydable continuent de faire bonne équipe
Par Carroll McCormick
Revue Nickel, juillet 2006 -- L’inquiétude face au réchauffement de la planète et à l’envolée des prix du pétrole a poussé l’intérêt pour l’énergie électronucléaire à son plus haut niveau depuis les années 1970. Il n’est donc pas surprenant que l’on s’attende également à une augmentation de la demande d’alliages à teneur en nickel, reconnus pour leur résistance à la corrosion et leur rendement à haute température.
M. Patrick Moore, cofondateur du mouvement Greenpeace, et M. James Lovelock, scientiste et environnementaliste, apportent personnellement tout leur soutien à l’énergie électronucléaire, une source d’énergie peu polluante, qui nous suffira jusqu’à ce que l’énergie de fusion soit devenue rentable. Dans son livre à succès intitulé The Revenge of Gaia: Why the Earth is Fighting Back – and How We Can Still Save Humanity (Allen Lane, Royaume-Uni, 2006), M. Lovelock déclare : « Je ne considère pas l’énergie électronucléaire comme une panacée mais plutôt comme une composante essentielle d’une gamme de sources d’énergie ». Il ajoute : « La construction de nouvelles installations nucléaires devrait commencer immédiatement ».
M. Moore, qui est coprésident de la Clean and Safe Energy Coalition récemment formée, affirme que l’énergie électronucléaire pourrait bien s’avérer être la source d’énergie capable de sauver notre planète de changements de climat catastrophiques.
Les producteurs d’uranium du monde sont déjà prêts à répondre à la demande. « Nous assistons à un regain de popularité de l’énergie électronucléaire, suscité par le besoin de réduire les émissions au profit de l’environnement, » affirme Mme Alice Wong, vice-présidente, relations avec les investisseurs et communication d’entreprise (investor relations and corporate communications), pour la société canadienne Cameco, le plus grand producteur au monde d’oxyde d’uranium, aussi connu sous le nom anglais yellow cake (précipité jaune d’uranate).
Selon la World Nuclear Association, la Chine construit actuellement cinq centrales nucléaires et en prévoit six autres, en plus d’examiner 19 propositions de plus. L’objectif du National Leading Group for Nuclear Power Self-Reliance Development (premier groupe national en faveur du développement autonome de l’énergie électronucléaire) de ce pays est que d’ici 2020, la capacité des centrales nucléaires en service atteigne 40 gigawatts (GW) et que celle des centrales en construction soit de 18 GW. Un tel choix représente 30 nouvelles centrales nucléaires au cours des 15 prochaines années, ce qui ferait de la Chine un chef de file mondial sur le plan de la croissance dans le domaine de l’énergie électronucléaire.
La société Westinghouse Electric Company, qui conçoit des réacteurs et fabrique des composantes d’acier inoxydable et d’alliages de nickel pour réacteurs, a présenté des soumissions concurrentielles visant quatre nouvelles centrales en Chine, selon M. Scott Shaw, expert-conseils en communications, centrales nucléaires, pour la société.
La République de Corée a mené le plus vaste programme de construction de centrales nucléaires jamais entrepris par aucun autre pays. M. Chris Hoffman, ingénieur, métallurgie, associé à la société Westinghouse, déclare à ce sujet : « Depuis environ 1998, notre principal client est la République de Corée, pour laquelle nous avons fabriqué des cuves de réacteur, des internes de réacteur, des mécanismes de commande, des pompes du circuit primaire de refroidissement, ainsi que d’autres pièces d’équipement reliées aux réacteurs. »
En Europe, l’énergie électronucléaire fait de plus en plus de confiants. Parmi les nombreux pays qui accroissent leur capacité de production dans ce domaine, se trouve la Finlande, qui construit actuellement un cinquième réacteur dont l’exploitation devrait débuter en 2009.
L’Amérique du Nord est également prête à augmenter sa production d’électricité de source nucléaire. M. Yong Kim, directeur des ventes d’énergie nucléaire (nuclear sales manager) de la société canadienne Babcock & Wilcox (B&W), qui fabrique des équipements pour l’industrie nucléaire, affirme que l’avenir ne s’est jamais si bien présenté depuis vingt-cinq ans. « Nous sommes pas mal optimistes au sujet des constructions de nouvelles centrales en Amérique du Nord… Pour ce qui est des États-Unis, la question qui se pose n’est pas "si" mais plutôt "quand" . »
Le renouvellement de licences est peut-être ce qui donne aux producteurs d’alliages à teneur en nickel le plus d’optimisme. « Il est fort probable que chaque centrale exploitée aux États-Unis fasse une demande de renouvellement de licence, » affirme M. Shaw. À partir de là, on peut s’attendre à des réparations et à des projets de remise à neuf qui donnent souvent lieu à des contrats considérables requérant de l’équipement industriel fait de matériaux à teneur en nickel.
Le regain de popularité de l’énergie électronucléaire entraîne un accroissement de la demande d’acier inoxydable et d’alliages de nickel spéciaux. L’expérience acquise au cours de décennies d’exploitation a prouvé que dans le contexte de nombreuses applications, il n’existe aucun matériau rentable qui puisse remplacer les alliages à teneur en nickel. Dans le cadre de projets de remise à neuf, on réduit considérablement le besoin d’entretien lorsqu’on remplace des composantes d’acier au carbone par des pièces d’acier inoxydable.
Dans son usine de Newington (New Hampshire, États-Unis), la société Westinghouse fabrique des composantes de centrales nucléaires à partir d’acier inoxydable et d’aciers fortement alliés. Elle y utilise de 15 à 20 métaux à teneur en nickel, de même que de 8 à 10 métaux d’apport différents. Les applications varient des exploitations à tonnage élevé dans des cuves internes de réacteurs, dans lesquelles on peut retrouver jusqu’à 200 tonnes d’acier S30400, aux alliages de nickel, tels que les alliages N06625 et N07750, utilisés dans les mécanismes de commande. On se sert également des aciers S30400 et S31600 pour fabriquer les conduites qui sont en contact avec le fluide de refroidissement primaire, ainsi que celles qui acheminent l’eau chaude du réacteur aux générateurs de vapeur. Dans toutes ces applications, les alliages sont choisis en fonction de leur résistance à la corrosion.
« Dans la plupart des premières centrales nucléaires, les conduites d’eau de traitement étaient faites d’acier au carbone et comportaient un revêtement intérieur ou extérieur. Toutefois, dans bien des cas, on a remplacé certaines partie du système par des composantes d’acier inoxydable, » déclare M. James Fritz, Ph.D., du service d’experts-conseils TMR Stainless (Pittsburgh, Pennsylvanie, É.-U.). Toutefois, les problèmes relatifs à l’entretien, y compris la corrosion des aciers S30400 et S31600 (causée par l’agressivité de l’eau, en raison de la présence de bactéries et de niveaux élevés de chlorure), ont incité les organismes des services publics à remettre en question leurs choix de matériaux.
Par exemple, à la centrale Salem Nuclear Generating Station (New Jersey, États-Unis), un vaste programme a été entrepris en 1988 pour remplacer les conduites d’eau de traitement, qui étaient faites des aciers S30400 et S31600 et d’acier au carbone et d’un revêtement intérieur de polyéthylène, par des conduites d’acier inoxydable dont la teneur en molybdène était de 6 %. En tout, on a utilisé 2 290 mètres de tuyaux faits des aciers 254 SMO MC (S31254), AL6XN MC et 25-6MO MC (constitués tous deux de N08925) et mesurant de 19 à 508 millimètres (mm) de diamètre.
Cette année, la American Society of Mechanical Engineers (ASME) a publié, dans son septième supplément, un Code Case sur l’acier S32205 (N-741) pour la construction de catégorie III. Le document ouvre la voie aux matériaux dont la résistance à la corrosion se situe à mi-chemin entre l’acier S31600 et les alliages dont la teneur en molybdène est de 6 %. Récemment, la société Duke Energy (Charlotte, Caroline du Nord, É.-U.) a reçu l’approbation de l’ASME pour utiliser de l’acier inoxydable duplex S32205 dans ses réseaux de canalisations de sûreté.
On observe également un changement de matériaux dans le domaine des générateurs de vapeur, dans lesquels l’eau qui provient du réacteur et atteint une température de 315° C sert à chauffer l’eau du côté secondaire jusqu’à 277° C, pour produire la vapeur qui fait fonctionner les turbines.
Un générateur de vapeur peut peser au moins 500 tonnes; et environ 10 % de ce poids provient des 4 000 à 15 000 tubes d’alliage, qui mesurent de 12,4 à 21,3 mètres (m) de longueur, de 19,1 à 22,2 mm de diamètre extérieur et dont les parois sont de 1,02 à 1,27 mm d’épaisseur.
Aux États-Unis, les tubes des premiers générateurs de vapeur étaient faits de l’acier N06600, qui est susceptible de fissuration par corrosion sous contrainte. « La fissuration est causée par les effets conjugués de contraintes résiduelles et de propriétés chimiques qui rendent l’eau agressive », explique M. Richard Klarner, directeur, ingénierie et propositions (engineering technology and proposal engineering), à la société Babcock & Wilcox. « L’intérieur des fissures chauffées forme un milieu restreint d’une très forte agressivité sur le plan chimique. »
Au cours des 15 dernières années, B&W a remplacé les tubes originaux de 42 générateurs de vapeur aux États-Unis, par des tubes faits d’acier N06690. Par ailleurs, dans d’autres centrales, l’alliage N08800 (l’alliage 800) continue de s’avérer avantageux. Les services de la société B&W ont été retenus pour remplacer les conduites de 24 générateurs de vapeur de 120 tonnes, à la centrale nucléaire Bruce A de la compagnie Bruce Power (Ontario, Canada), par des conduites faites de l’alliage N08800.
Les aciers inoxydables à teneur en nickel et les alliages de nickel continuent de jouer un rôle essentiel dans l’industrie nucléaire, qu’il s’agisse de la remise à neuf de centrales existantes ou de la construction de nouvelles.
QUELQUES FAITS À NOTER SOUS TOUTE RÉSERVE
- Nombre de centrales nucléaires dans le monde : 441
- Production d’électricité nette : 368 496 mégawatts
- Nombre de centrales en construction : 27 réparties dans 11 pays
- Nombre de centrales en voie de conception : 38 réparties dans 11 pays
- Nombre de propositions de centrales : 113 réparties dans 17 pays
- Pays possédant le plus de centrales : États-Unis (103)
- Pays ayant la plus forte proportion de nucléaire dans son réseau électrique : France (75 %)
Source : World Nuclear Association
(Chiffres valides au 31 mars 2006)
Carroll McCormick est un rédacteur indépendant établi à Montréal.
ILLUSTRATIONS : Babcock & Wilcox et Westinghouse Electric Company.
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Alice Wong, |
