Mise en situation
Le Bras BETA est un robot qui intervient en milieu hostile (contamination et irradiation) dans une centrale nucléaire type REP (Réacteur à Eau Pressurisée) pour contrôler un des éléments de l'installation.
Fonctionnement d'une centrale nucléaire
Le circuit primaire
Dans la cuve du réacteur, la fission des atomes d'uranium produit une grande quantité de chaleur. Cette chaleur fait augmenter la température de l'eau qui circule grâce à une pompe, autour du réacteur, à 320 °C. Ce circuit est fermé et est appelé circuit primaire. Dans ce circuit, l'eau est maintenue sous pression à l'état liquide par le pressuriseur, pour l'empêcher de bouillir.
Le circuit secondaire
Le circuit primaire chauffe le circuit secondaire par échange thermique, dans le générateur de vapeur. L'eau du circuit secondaire se transforme alors en vapeur. Cette vapeur sous pression, fait tourner une turbine qui entraîne à son tour un alternateur qui produit de l'électricité.
Un transformateur (non représenté sur l'image ci-dessus) élève la tension du courant électrique produit par l'alternateur pour qu'il puisse être plus facilement transporté dans les lignes à très haute tension.
Le circuit de refroidissement
À la sortie de la turbine, la vapeur du circuit secondaire est à nouveau transformée en eau grâce à un condenseur dans lequel circule de l'eau froide en provenance de la mer ou d'un fleuve. Ce troisième circuit est appelé circuit de refroidissement.
En bord de rivière, l'eau de ce 3e circuit peut alors être également refroidie au contact de l'air circulant dans de grandes tours, appelées aéroréfrigérants.
Zoom sur le générateur de vapeur, et ses tubes en U
Les 2 extrémités des tubes en U (de diamètre 22 mm) du générateur de vapeur (voir image ci-dessus), débouchent sur une plaque tubulaire (plaque à trous), divisée en 2 zones par une plaque de partition :
- une zone pour l'arrivée de l'eau chaude ;
- et l'autre pour le retour de l'eau refroidie après échange de chaleur.
Sous les effets de la chaleur, des vibrations et de la pression, ces tubes en U sont soumis à de très fortes contraintes et peuvent se fissurer. Des mesures permanentes doivent donc être effectuées afin de savoir s'il y a des fuites radioactives imputables à la fissuration de ces tubes en U.
En phase d'arrêt programmés de la centrale, pour maintenance, les tubes en U sont inspectés sur toute leur longueur, par une sonde de contrôle par Courant de Foucaults, positionnée à l'aide d'un robot de type Bras BETA.
Pour information : la technique de contrôle par courants de Foucault est une méthode de Contrôle Non Destructif (CND) fondée sur la circulation de courants induits dans un matériau conducteur électrique. La configuration de contrôle la plus simple consiste à utiliser un bobinage alimenté par une tension sinusoïdale. Ce bobinage est placé à proximité de la pièce à contrôler. Le bobinage crée un champ magnétique sinusoïdal dans la pièce et des courants apparaissent dans la pièce et s'opposent à la variation du champ magnétique (Loi de Lenz-Faraday). La présence éventuelle d'inhomogénéités (fissures) perturbant la conductivité électrique dans la pièce entraîne une variation de l'impédance du bobinage. C'est la variation de l'impédance du bobinage qui est analysée afin de contrôler l'état de la pièce.
Remarque :
Le Bras BETA, partie intégrante du système de contrôle, est donc chargé de positionner la sonde de contrôle au droit des tubes, faisant l'objet du plan de contrôle.
La plaque tubulaire (plaque à trous), qui maintient les tubes dans le générateur de vapeur, a été conservée sur le système du labo : c'est la grande plaque percée en aluminium sur laquelle repose le bras BETA.
La sonde de contrôle a été remplacée par une caméra industrielle.