Défaut dans le contrôle de la qualité des fabrications de gaines des crayons combustibles chargés dans les réacteurs de puissance (niveau 1)

Le 6 novembre 2000, EDF a informé l'Autorité de sûreté nucléaire (ASN) d'un incident concernant le contrôle de la qualité des fabrications des gaines des crayons combustibles chargés dans les réacteurs à eau sous pression. Lors d'une enquête de fabrication interne, le fabricant s'est aperçu que plusieurs gaines produites par l'usine Cézus/Zircotube de Paimboeuf (44) dans la période d'août 1998 à février 2000, ont été contrôlées de manière incomplète.
 
La Société Cézus, filiale de Framatome, fabrique des tubes en alliage de zirconium qui sont utilisés comme gaines pour recevoir les pastilles de combustible dans la fabrication des assemblages de combustibles nucléaires.
 
Suite à une opération de maintenance de deux des trois machines de contrôle utilisées, la première gaine de chaque lot de fabrication a pu être engagée dans le dispositif de contrôle avant que l'instrumentation ne soit opérationnelle. Le défaut avait été corrigé par l'usine Cézus/Zircotube en mars 2000, sans information des services nationaux de Framatome ni de ses clients.
 
Principe de mesure
 
Ces machines contrôlent unitairement les gaines par ultrasons pour vérifier que leurs caractéristiques dimensionnelles (diamètre extérieur, diamètre intérieur, épaisseur, ovalité) et leur état de surface (absence de fissure) sont conformes aux hypothèses prise en compte dans les dossiers de conception des crayons combustibles et dans les études de sûreté des réacteurs. 
 
croquisano
 
A titre illustratif, une gaine de crayon combustible destiné à un réacteur de 900MWe mesure environ 3,8 m pour un diamètre d'une dizaine de mm. Compte tenu des moyens techniques utilisés par Zircotube, plus de 70 000 points de mesures seront scrutés par l'instrumentation de contrôle.
 
L'incident en chiffres
 
Environ 850 000 gaines ont été produites pendant la période considérée. Compte tenu du procédé de contrôle mis en oeuvre, le fabricant évalue à quelques dizaines le nombre de gaines contrôlées partiellement. Corrélé au taux de rebut des gaines après contrôle par ultrasons utilisé pour caractériser la qualité des fabrications de l'usine Cézus/Zircotube, moins d'une dizaine de gaines potentiellement non conformes aux spécifications techniques de contrôle ont été livrées aux clients de Framatome. Compte tenu de l'absence d'identification individuelle des tubes à ce stade de la fabrication, les tubes non contrôlés peuvent se trouver dans pratiquement n'importe lequel des réacteurs EDF, ainsi que dans certaines fabrications destinées à l'export. Il y a environ 42 000 tubes dans chaque réacteur.
 
Les incidences de l'anomalie sur la sûreté des réacteurs
 
Sur le plan de la sûreté des réacteurs, un défaut affectant les gaines peut conduire à une perte d'étanchéité des crayons combustibles pendant le fonctionnement normal de ces installations. L'intégrité des crayons combustibles est surveillée en exploitation notamment par le contrôle du niveau de radioactivité dans le circuit primaire du réacteur.
 
L'existence de crayons présentant une fuite en cours d'irradiation est assez courante en fonctionnement bien que l'occurrence de cet événement ait fortement diminué depuis l'introduction, il y a une dizaine d'année, de filtres anti-débris dans le pieds des assemblages. La présence de quelques crayons présentant une légère fuite ne pose pas de problème de sûreté : seuls la production d'effluents par le site et les problèmes de radioprotection liés sont légèrement accrus.
 
Dans des conditions accidentelles, la présence de tels crayons ne pose pas de problème quant à la conduite à suivre sur le réacteur pour amener l'installation vers un état sûr, elle ne constitue pas non plus une condition aggravante aux accidents même dans le cas le plus pessimiste où on considère que tous les tubes probablement non conformes sont réunis dans les assemblages chargés dans un même coeur.
 
L'action engagée par l'Autorité de sûreté nucléaire
 
L'ASN a effectué une inspection dans les établissements de Cézus/Zircotube le 8 novembre dernier.
 
En première analyse, l'Autorité de sûreté a noté que:
 
- le processus de déclaration des anomalies et incidents de fabrication défini et validé par EDF, Framatome et ses filiales n'a pas été appliqué;
- les exigences qualité relatives au processus de maintenance des machines de contrôle mises en oeuvre au titre d'un procédé de contrôle qualifié (et important pour la sûreté) ne sont pas spécifiées;
- les exigences de qualification et d'habilitation des personnels de maintenance de machines de contrôle ne sont pas spécifiées;
- le contrôle exercé par EDF sur son fournisseur porte essentiellement sur son système qualité au détriment du contrôle technique exigé par l'arrêté qualité;
- l'absence de marquage individuel des gaines ne permet d'identifier précisément ni les gaines contrôlées de manière incomplète, ni les gaines réparées.
 
L'ASN a donc demandé à EDF de renforcer la surveillance qu'il exerce sur son fournisseur et de veiller à ce que ce dernier mette en place, au plus vite, les mesures correctives nécessaires pour éviter le renouvellement de tels dysfonctionnements.
 
L'ASN a également informé ses homologues étrangers concernés.
 
L'ASN a classé cet incident au niveau 1 de l'échelle INES en raison des défauts dans le processus d'assurance qualité du fabricant et du délai important entre la découverte et la déclaration de cet incident.