MAINTENANCE DU REACTEUR POUR ATTEINDRE DES OBJECTIFS AMBITIEUX

RHF Petten: Maintenance dans l’optique de la securite (nucleaire) & productivite

Chaque jour, d’innombrables colis sont expédiés par bateau de la commune Petten, dans le nord de la Hollande, quasi aux quatre coins du monde. Leur contenu? Des isotopes médicaux, des matières radioactives utilisées chaque jour pour le diagnostic et le traitement de différents types de cancer. Les produits sont créés dans le Réacteur Haut Flux de Petten, un réacteur nucléaire qui compte entre-temps plus d’un demi-siècle. La gestion d’actifs d’une telle installation doit respecter les plus hauts standards et veiller à éviter une panne imprévue, comme l’a révélé un événement du KIVI Maintenance ce printemps.

LE REACTEUR NUCLEAIRE A PETTEN

Histoire

Un réacteur nucléaire ne se construit pas au hasard. Lorsque le gouvernement hollandais a estimé nécessaire en 1955 d’explorer les possibilités de la technologie nucléaire, on a décidé de construire le Réacteur Haut Flux Petten pour y opérer finalement – cinq ans plus tard en 1961 – la première fission nucléaire. Depuis, la Commission européenne agit comme propriétaire du réacteur, tandis que le NRG (Nuclear Research and consultancy Group) officie comme utilisateur et détenteur du permis.

Production

Alors que le RHF était initialement axé sur la recherche sur l’énergie nucléaire et ses applications, le centre de gravité de l’usine à Petten a évolué dès les années 90 vers la production de substances radioactives pour applications médicales. Aujourd’hui, le réacteur à Petten produit environ un tiers des isotopes médicaux dans le monde et fournit environ 65% des besoins européens et près de la moitié des besoins hollandais (à titre indicatif: aux Pays-Bas, on exécute par an environ 400.000 opérations de diagnostic et 4.000 opérations thérapeutiques avec des radio-isotopes). Au niveau mondial, grosso modo 30.000 patients sont aidés chaque jour avec les isotopes médicaux de Petten. Outre la production d’isotopes médicaux, on effectue encore aujourd’hui une étude en technologie nucléaire sur les matériaux et les combustibles pour des réacteurs de production d’énergie existants et à construire telle que l’étude des matériaux pour les Réacteurs à Sels Fondus (MSR ou Molten Salt Reactor) et pour l’allongement de la durée de vie des réacteurs de production d’énergie britanniques.

HAUT FLUX = FORT FLUX DE NEUTRONS

La fission de l’uranium crée des neutrons, des substances radioactives et de la chaleur. Dans le cas du RHF, le flux de neutrons est bien plus fort que dans une centrale nucléaire normale, ce qui détermine aussi l’appellation du RHF. En effet, le ‘flux’ est une mesure de l’intensité du flux de neutrons.

Dans le RHF, des plaques de matériau sont bombardées d’uranium. Sur ces cibles se créent des produits de fission qui sont traités dans un laboratoire sur le même terrain pour la production de substances radioactives pour applications médicales (molybdène et iode). Les substances radioactives non utilisées sont des déchets radioactifs. Le RHF produit donc la matière première brute et pas les isotopes médicaux proprement dits. Les isotopes produits n’ont qu’une courte durée de vie et doivent dès lors être transportés au plus vite vers l’endroit où ils seront utilisés.

SPECIFICATIONS

Sécurité

Avec 45 MW, la puissance du Réacteur Haut Flux est relativement petite. A titre de comparaison: le réacteur de production d’énergie dans la commune de Zélande Borssele atteint aisément 2.000 MW. Bien que les effets d’un possible incident soient moins importants en raison de la plus petite source du RHF, nul doute qu’ici aussi, différents systèmes sont nécessaires pour garantir la sécurité dans le réacteur. Et cette sécurité débute par l’isolation du rayonnement et de la chaleur. Contrairement aux réacteurs de production d’énergie, le RHF est un réacteur de recherche à usages multiples du type tank-in-pool. Ceci implique que la cuve du réacteur est placée dans un bassin de béton. Si l’eau de bassin déminéralisée (qui préserve aussi l’installation de la corrosion) cloisonne suffisamment la radioactivité du cœur du réacteur, elle doit aussi évacuer suffisamment la chaleur générée par ce même cœur. Cela se fait par le déversement de cette eau déminéralisée par d’innombrables pompes en différentes configurations via un échangeur de chaleur à travers un second système de refroidissement redondant. Ce refroidissement secondaire utilise l’eau du Noordhollandsch Kanaal. Du reste, cette eau de refroidissement externe est prétraitée pour éviter de polluer l’installation. Le réacteur dispose aussi d’un système de surveillance pour contrôler tous les conduits nucléaires et arrêter automatiquement le réacteur en cas d’anomalie. Le réacteur peut aussi être stoppé en moins d’une seconde si les opérateurs notent un écart par rapport au standard.

THE GOLDEN SIXTIES

La vétusté comme avantage

‘Quels sont les défis de maintenance et comment les relever?’ Tel était le propos de l’après-midi KIVI sous la direction du président du département KIVI Bart Smit (de surcroît formateur chez CoThink). Lors d’une visite du bâtiment du réacteur, le cœur du problème se révèle toutefois rapidement: la datation. Ainsi, la chambre de contrôle conserve en 2019 un look des années 60, avec surtout de nombreux compteurs et témoins analogiques. Tant que tout fonctionne bien, ce n’est pas un souci en soi. La digitalisation existe à peine – sauf sur un écran, ce qui implique que le réacteur ne peut pas être piloté ailleurs que dans la chambre de contrôle à Petten. Et qu’il ne peut donc pas être piraté à distance. Ou comment la vétusté peut aussi être un avantage dans cette période digitale ...

Réacteur Pallas

Bien que le site de Petten ait encore été doté d’une nouvelle cuve de réacteur, le réacteur arrive petit à petit – un demi-siècle après la date – au terme de sa durée de vie économique (en guise d’illustration: quatre des cinq autres réacteurs nucléaires où sont produits les isotopes, ont plus de 45 ans). Nul ne s’étonnera de savoir qu’il existe des plans bien avancés pour remplacer le RHF de Petten par un réacteur nucléaire multifonctionnel moderne: PALLAS. La réception éventuelle de ce nouveau réacteur ultramoderne se ferait en 2025, quoique la période 2026-208 soit aussi citée. Et alors que les premiers préparatifs pour la réalisation de PALLAS ont entre-temps démarré, il est absolument indispensable que l’actuel RHF à Petten reste en service jusqu’à la réception. Or, ceci va de pair avec des défis de maintenance.

MAINTENANCE

Alors que la maintenance était axée sur l’utilisation unique des équipements d’irradiation dans les premières années – on effectue, en effet, pas mal de recherches uniques sur la production d’énergie par l’énergie nucléaire, la production récurrente contemporaine d’isotopes médicaux demande une autre, mais tout autant incontournable, forme de maintenance.

Entretien préventif et correctif

“2013 fut pour nous un creux”, entame le Maintenance Manager Sander Anink, en faisant référence à quelques incidents et arrêts associés. “Cette année, nous n’avons été en service que quelques mois. Depuis, une attention structurée pour la maintenance veille toutefois à accroître nettement la fiabilité.” Dans des conditions normales, le réacteur tourne en cycles d’un mois, résolument suivis par une semaine d’arrêt au cours de laquelle de petits travaux d’entretien sont effectués. Pour des projets d’entretien plus radicaux – et pour les formations obligatoires des opérateurs, il faut compter sur une plus grande interruption de maintenance, ce qui se produit 1 à 2 fois par an. “L’ambition est d’être opérationnel 265 jours et 24/7 par an”, confie Anink. “Les 100 jours restants subissent un entretien préventif, mais hélas aussi parfois correctif, non pas sur la cuve du réacteur proprement dit, mais plutôt sur les périphériques.”

RELIABILITY CENTERED MAINTENANCE

Failure mode and effect criticality analysis (fmeca)

“On peut parler d’un processus industriel avec le plus souvent les mêmes autres caractéristiques que n’importe quelle autre entreprise de production”, estime Anink quand il s’agit de la méthode d’entretien au sein du RHF Petten. “A cette différence que nous sommes confrontés à une norme supplémentaire pour la sécurité: sécurité nucléaire, fortement centrée sur la sécurité de l’homme et de l’environnement.” Mais le changement de rôle – d’un réacteur de recherche à un réacteur de production – a aussi ses conséquences. Fort logiquement, on pose des exigences plus élevées à la continuité de la production, car un arrêt coûte de l’argent. “C’est pourquoi accroître la fiabilité de l’appareil de production est le point de départ de notre programme d’entretien Reliability Center Maintenance. La Failure Mode and Effect Criticality Analysis (FMECA: l’identification systématique des perturbations possibles, leurs sources et conséquences possibles) joue ici un rôle central.”

Sander Anink: "Une autre option serait de tout remplacer sur la base de la durée de vie estimée, mais dans ce cas, vous obtenez toutefois un arrêt prévu relativement souvent, ce que fait pression sur la disponibilité de l'installation. De plus, vous allez souvent remplacer inutilement des pièces sur la base d'une durée de vie prévue indiquée par le fabricant, ce qui n'inclut pas toujours les conditions environnementales."

Partir de la durée de vie estimée?

“Une autre option, peut-être bien plus facile, serait de tout remplacer sur la base de la durée de vie estimée”, estime Anink. “Dans ce cas, vous obtenez toutefois un arrêt prévu relativement souvent, ce qui fait pression sur la disponibilité de l’installation. De plus, dans ce cas, vous allez souvent remplacer inutilement des pièces sur la base d’une durée de vie prévue indiquée par le fabricant, ce qui n’inclut pas toujours les conditions environnementales. Il se peut donc qu’un élément doive être remplacé bien plus tôt ou justement plus tard que d’habitude et avec notre attention primaire pour la sécurité nucléaire, il vaut mieux analyser plus en profondeur et remplacer en flux tendu.“

Failure reporting, analysis And corrective action system (fracas)

“Pour se faire une bonne idée, nous utilisons les données disponibles”, confie Anink. “Nous le faisons à l’aide de FRACAS: la mise en place et la gestion d’une base de données Failure Reporting, Analysis and Corrective Action System. Derrière ceci se cache toute une systématique de rapportage et d’analyse de l’entretien préventif exécuté. Il en découle une vue des processus de vieillissement, qui induit au final un entretien préventif concluant. Ceci est également un processus constant, car il ne s’agit pas seulement de l’installation existante, cela joue aussi un rôle dans leur modification, ainsi que dans la formation des personnes qui travaillent avec cette installation.” Le programme d’entretien existant se remplit par ailleurs au moyen des séances FMECA. Dès que le programme d’entretien est revu et complété, il est actualisé par les résultats de l’entretien préventif exécuté et le processus FRACAS.

ISO 55000 et sécurité nucléaire

Concernant le rôle de l’ISO 55000 dans des situations où la sécurité nucléaire joue un rôle, il est apparu que les connaissances (d’une partie) de l’auditoire étaient moins approfondies. Chacun ne semblait pas au courant des aides pratiques qu’offre l’ISO 55000, et donc aussi de l’applicabilité dans des situations nucléaires. Un autre point de discussion soulevé par Bart Smit et Sander Anink était de savoir si d’autres organisations ont également eu affaire à une telle modification radicale de l’objectif que le NRG. Ce n’était pas le cas.

KIVI MAINTENANCE

KIVI (www.kivi.nl)est la plateforme professionnelle hollandaise pour les ingénieurs. Le cœur que partage ce groupe professionnel divers, est la fascination pour les sciences d’ingénieur et la croyance que les membres rendent ainsi le monde meilleur. Le but du groupe professionnel Maintenance est d’associer les professionnels de l’entretien à des questions sur l’amélioration de la fiabilité et la disponibilité des installations. Cela se produit notamment par l’organisation d’événements tels que celui-ci chez NRG.

Pour de plus amples infos sur ces événements, surfez sur www.kivi.nl/afdelingen/maintenance