Que sont les pressuriseurs et internes de cuve ?
Le pressuriseur est l'équipement qui maintient la pression du circuit primaire d'un réacteur nucléaire à pression d'eau (REP/PWR) à 155 bar nominal. Il s'agit d'un récipient sous pression vertical de grande taille (12 mètres de hauteur, 2,5 mètres de diamètre pour REP 1 300 MWe ; 14 mètres de hauteur, 2,8 mètres de diamètre pour EPR 1 650 MWe), fabriqué en acier 16MND5 (REP) ou 18MND5 (EPR) avec revêtement intérieur inox 304L. Le pressuriseur est connecté à une branche chaude du circuit primaire via une ligne d'expansion. Son fonctionnement repose sur l'équilibre liquide-vapeur (50 % eau liquide à 345 °C en partie basse, 50 % vapeur saturée en partie haute) : des chauffages électriques en partie basse (1,8 MW pour REP 1 300, 2,2 MW pour EPR) et des aspersions d'eau froide en partie haute compensent les variations de volume du fluide primaire dues aux variations de puissance du cœur.
Les internes de cuve (Reactor Vessel Internals, RVI) sont les structures métalliques situées à l'intérieur de la cuve du réacteur qui supportent et maintiennent en position les assemblages combustibles du cœur (193 assemblages pour REP 1 300, 241 assemblages pour EPR 1 650). Ils comprennent l'équipage mobile inférieur (cloisonnement de cœur, plaque inférieure de cœur, supportage), l'équipage mobile supérieur (plaque supérieure de cœur, supportage des grappes de commande, plaque de calage), l'écran thermique (Thermal Shield) qui protège la paroi de cuve du rayonnement neutronique, et les internes spécifiques EPR (réflecteur de neutrons en acier inoxydable pour économiser le combustible). Tous ces éléments sont fabriqués en inox austénitique 304L ou 316L (résistance corrosion eau borée 320 °C), poids total environ 90 tonnes pour REP 1 300, 120 tonnes pour EPR. Framatome Saint-Marcel Chalon 71 et Framatome Le Creusot 71 sont les seuls fabricants français qualifiés RCC-M N1.
Spécifications techniques et procédés de production
Caractéristiques techniques des pressuriseurs et internes de cuve nucléaires français :
Familles de produits et caractéristiques
| Équipement | Dimensions | Matériau | Caractéristique technique | Fabricant français |
|---|---|---|---|---|
| Pressuriseur REP 900 MWe | 12 m hauteur x 2,2 m diamètre, 80 t | 16MND5 + revêtement 304L | Chauffages 1,4 MW, volume 30 m3 | Framatome Saint-Marcel Chalon 71 |
| Pressuriseur REP 1300 MWe | 12 m x 2,5 m, 100 t | 16MND5 + revêtement 304L | Chauffages 1,8 MW, volume 50 m3 | Framatome Saint-Marcel Chalon 71 |
| Pressuriseur EPR 1650 MWe | 14 m x 2,8 m, 150 t | 18MND5 + revêtement 308L | Chauffages 2,2 MW, volume 80 m3 | Framatome Saint-Marcel Chalon 71 |
| Équipage mobile inférieur REP 1300 | Environ 50 t, inox 304L massif | Inox austénitique 304L | Cloisonnement cœur 193 assemblages | Framatome Saint-Marcel + Le Creusot 71 |
| Équipage mobile supérieur EPR 1650 | Environ 60 t, inox 316L | Inox austénitique 316L | Supportage 89 grappes commande | Framatome Saint-Marcel Chalon 71 |
| Réflecteur de neutrons EPR (innovation) | Environ 80 t, inox 304L blocs forgés | Inox 304L forgé | Économie 17 % combustible vs REP | Framatome Le Creusot 71 (forgeage) |
Grades et conditionnements commerciaux
- Pressuriseur REP 1 300 MWe (Paluel, Cattenom, Belleville, Nogent, Penly, Golfech) : 12 m hauteur, 2,5 m diamètre, 100 tonnes, acier 16MND5 + revêtement 304L, chauffages électriques 1,8 MW, 3 lignes aspersion, soupapes SEBIM tarées 175 bar.
- Pressuriseur EPR 1 650 MWe (Flamanville 3, EPR2) : 14 m hauteur, 2,8 m diamètre, 150 tonnes, acier 18MND5 + revêtement 308L, chauffages électriques 2,2 MW répartis 108 cannes chauffantes, volume 80 m3 dont 40 m3 eau et 40 m3 vapeur.
- Équipage mobile inférieur REP 1 300 MWe : cloisonnement de cœur en inox 304L (8 mm épaisseur), plaque inférieure de cœur supportant 193 assemblages combustibles, supportage par 4 colonnes principales, poids 50 tonnes, conception Westinghouse adaptée France.
- Équipage mobile supérieur EPR 1 650 MWe : plaque supérieure de cœur supportant 241 assemblages, supportage des 89 grappes de commande absorbantes (B4C), 60 tonnes, inox 316L, soudures qualifiées RCC-M par TIG automatique.
- Réflecteur de neutrons EPR (innovation Framatome) : 80 tonnes en blocs forgés inox 304L empilés autour du cœur, économise 17 % de combustible vs REP par renvoi des neutrons fuyards vers le cœur, augmente durée de vie cuve par réduction fluence neutronique.
Normes et réglementations
Référentiels normatifs et réglementaires applicables aux pressuriseurs et internes de cuve :
- RCC-M (édition AFCEN 2022) : niveau 1 (N1) obligatoire pour pressuriseur (équipement primaire sous pression) et internes de cuve (supportage du combustible nucléaire).
- RCC-MX : adaptation EPR (Flamanville 3, EPR2 Penly Gravelines Bugey), spécifications particulières pressuriseur EPR (volume 80 m3, chauffage 2,2 MW) et internes EPR (réflecteur de neutrons forgé).
- Arrêté ESPN du 12 décembre 2005 modifié : pressuriseur classé N1 (suivi ASN décennal), internes de cuve N1 (supportage combustible).
- ASME III Section III Division 1 Class 1 : code US équivalent pour pressuriseur (Class 1) et internes de cuve (Core Support Structures NG).
- ASME III Division 1 Subsection NG (Core Support Structures) : exigences spécifiques internes de cuve aux États-Unis, référence pour comparaison technique.
- AIEA SSG-12 Design of the Reactor Coolant System and Associated Systems : exigences sûreté pressuriseur et internes de cuve, recommandations internationales.
Procédés industriels détaillés
Étapes industrielles de fabrication d'un pressuriseur ou d'internes de cuve :
Élaboration acier et inox
Élaboration acier 16MND5 (pressuriseurs REP) ou 18MND5 (pressuriseurs EPR) chez Industeel Le Creusot 71 (ArcelorMittal), inox 304L/316L pour internes de cuve approvisionné chez Aperam Imphy 58 ou Industeel.
Forgeage et roulage
Forgeage des viroles cylindriques de pressuriseur chez Framatome Le Creusot 71 (presse 11 300 t), roulage des plaques inox 304L pour internes de cuve à Framatome Saint-Marcel Chalon 71.
Assemblage par soudage TIG ou SAW
Assemblage à Framatome Saint-Marcel Chalon 71 : soudage TIG automatique (inox internes) ou SAW Submerged Arc Welding (pressuriseur acier), positionnement sur tourneur, qualifications soudeurs RCC-M S 2 ans.
Revêtement inox et usinage
Revêtement intérieur inox 304L (pressuriseur REP) ou 308L (pressuriseur EPR) par strip cladding 7 mm, usinage final des internes de cuve par fraisage CNC 5 axes pour précision millimétrique (alignement assemblages combustibles).
Traitement thermique de détente
Traitement thermique de détente PWHT pour pressuriseur (montée 610 °C, maintien 10 h), traitement thermique de stabilisation pour inox 304L des internes (450 °C, 4 h) pour éviter sensibilisation.
Contrôles CND et essais hydrauliques
Contrôles non destructifs CND : ultrasons UT (100 % soudures pressuriseur), ressuage PT 100 % surfaces internes inox, examen télévisé, épreuve hydraulique 1,3 fois pression service (200 bar pressuriseur), essai fonctionnel chauffages électriques.
Le marché français
Le marché français des pressuriseurs et internes de cuve est intégré au programme nucléaire EDF : 56 réacteurs REP en service nécessitant maintenance et remplacement (programme grand carénage 49,4 Md€ 2014-2025), EPR Flamanville 3 démarré 2024 (1 pressuriseur + 1 jeu d'internes), et le programme EPR2 de 6 nouveaux réacteurs (Penly, Gravelines, Bugey) nécessitant 6 pressuriseurs et 6 jeux d'internes neufs. Les pressuriseurs ont une durée de vie de 60 ans pour EPR (40 ans REP prolongés à 60 ans grand carénage), les internes de cuve sont remplaçables tous les 30-40 ans en cas de fissuration par corrosion sous contrainte (problématique constatée sur cloisonnement REP années 1990).
Framatome Saint-Marcel Chalon-sur-Saône 71 (1 200 salariés) et Framatome Le Creusot 71 (600 salariés) concentrent l'intégralité de la fabrication française des pressuriseurs et internes de cuve nucléaires. Les concurrents mondiaux sont Mitsubishi Heavy Industries (Japon, partenaire 20 % de Framatome depuis 2018), Doosan Heavy Industries (Corée du Sud), Westinghouse (USA, racheté Brookfield 2018), Rosatom Atommash (Russie, sanctionné UE depuis 2022). Pour l'export EDF, Hinkley Point C UK reçoit 2 pressuriseurs et 2 jeux d'internes EPR fabriqués Framatome Saint-Marcel (livraisons 2024-2026 pour démarrage 2030-2031), Sizewell C UK suivra avec 2 EPR supplémentaires.
EDF investit 600 M€ dans la modernisation Framatome Saint-Marcel et Le Creusot pour EPR2 (production simultanée pressuriseurs + cuves + GV + internes pour 6 réacteurs Penly Gravelines Bugey, mise en service 2035-2042). Industeel Le Creusot 71 (ArcelorMittal) augmente sa capacité aciers 16MND5/18MND5 (doublement 2025-2028, investissement 100 M€) pour fournir les pressuriseurs et viroles primaires. Aperam Imphy 58 (groupe Aperam) approvisionne les inox 304L/316L pour internes de cuve. La filière française pressuriseurs + internes emploie environ 1 500 personnes directes (sur 220 000 totaux filière nucléaire France selon GIFEN).
Applications et débouchés industriels
Programmes publics et industriels structurants pour les pressuriseurs et internes de cuve :
- Programme EPR2 EDF (51,7 Md€ enveloppe 2024) : 6 pressuriseurs neufs Framatome Saint-Marcel + 6 jeux d'internes (réflecteur de neutrons forgé Le Creusot), mise en service 2035-2042.
- Programme grand carénage EDF (49,4 Md€ 2014-2025) : remplacement de cloisonnements de cœur sur 32 réacteurs REP (fissuration corrosion sous contrainte CSC), travaux Framatome.
- Programme France 2030 nucléaire (1 Md€) : SMR Nuward (300 MWe modulaires) intégrant pressuriseur intégré dans cuve (Compact Pressurizer, innovation TechnicAtome + Framatome).
- Programme export EDF Hinkley Point C UK (2 EPR, 25 Md£) : 2 pressuriseurs + 2 jeux d'internes livrés Framatome Saint-Marcel 2024-2026.
- Programme Sizewell C UK (2 EPR commandés 2024, 20 Md£) : 2 pressuriseurs supplémentaires France 2025-2030 (contrats Framatome estimés 400 M€).
Questions fréquentes
À quoi sert un pressuriseur dans une centrale nucléaire ?
Le pressuriseur est l'équipement qui maintient la pression du circuit primaire d'un réacteur nucléaire à pression d'eau (REP/PWR) à 155 bar nominal en compensant les variations de volume du fluide primaire dues aux variations de puissance du cœur. Sans pressuriseur, une augmentation de température du cœur dilaterait l'eau primaire et provoquerait une surpression dangereuse. Le pressuriseur est un récipient sous pression vertical (12 m hauteur, 2,5 m diamètre pour REP 1 300 MWe ; 14 m x 2,8 m pour EPR 1 650 MWe) contenant 50 % eau liquide à 345 °C en partie basse et 50 % vapeur saturée en partie haute. Des chauffages électriques (1,8 MW REP 1 300, 2,2 MW EPR) en partie basse augmentent la pression en vaporisant l'eau, des aspersions d'eau froide en partie haute la réduisent en condensant la vapeur. Soupapes SEBIM tarées 175 bar protègent contre surpression. Fabricant français exclusif : Framatome Saint-Marcel Chalon 71.
Qu'est-ce que l'équipage mobile d'un réacteur nucléaire ?
L'équipage mobile désigne les internes de cuve (Reactor Vessel Internals) d'un réacteur nucléaire à pression d'eau (REP/PWR) qui peuvent être retirés de la cuve pour le rechargement annuel du combustible. Il se compose de l'équipage mobile inférieur (cloisonnement de cœur en inox 304L 8 mm épaisseur, plaque inférieure de cœur supportant 193 assemblages combustibles REP 1 300, supportage par 4 colonnes, 50 tonnes total) et de l'équipage mobile supérieur (plaque supérieure de cœur, supportage des grappes de commande absorbantes B4C, plaque de calage, 60 tonnes inox 316L). Ces équipements sont fabriqués par Framatome Saint-Marcel Chalon 71 et Framatome Le Creusot 71 en France, qualifiés RCC-M niveau N1. Le démontage annuel pour rechargement combustible utilise des outillages spécifiques (machine de manutention) et nécessite l'évacuation préalable de l'eau borée.
Qu'est-ce que le réflecteur de neutrons EPR ?
Le réflecteur de neutrons est une innovation Framatome pour les réacteurs EPR (Flamanville 3 et EPR2) consistant en un assemblage de 80 tonnes de blocs forgés en inox 304L empilés autour du cœur, à l'intérieur de la cuve. Il remplace le cloisonnement de cœur classique en tôles soudées des REP. Ses avantages : 1) renvoi des neutrons fuyards vers le cœur, ce qui permet d'économiser 17 % de combustible uranium enrichi (économie 100 M€ sur la durée de vie 60 ans d'un EPR), 2) réduction de la fluence neutronique sur la paroi de cuve (facteur 2), ce qui prolonge la durée de vie de la cuve à 60 ans, 3) suppression des problèmes de fissuration par corrosion sous contrainte (CSC) constatés sur le cloisonnement REP années 1990. Les blocs sont forgés par Framatome Le Creusot 71 (presse 11 300 t) puis usinés et assemblés à Saint-Marcel.
Combien coûte un pressuriseur EPR ?
Un pressuriseur pour réacteur EPR (1 650 MWe) coûte environ 30 à 50 millions d'euros pièce, fabriqué par Framatome Saint-Marcel Chalon 71. Le coût inclut : matières premières (acier 18MND5 d'Industeel Le Creusot 71 environ 5 M€), forgeage des viroles à Le Creusot, assemblage par soudage automatique SAW à Saint-Marcel (4-6 mois, 150 tonnes finales), revêtement intérieur inox 308L (strip cladding 7 mm, 2 couches), traitement thermique PWHT (1 semaine à 610 °C), contrôles non destructifs CND (UT phased array, RT gamma cobalt-60, ressuage PT, examen télévisé), épreuve hydraulique 200 bar, qualification RCC-M N1. Un jeu d'internes de cuve EPR (équipage mobile inférieur + supérieur + réflecteur de neutrons forgé) coûte 80 à 120 M€ supplémentaires. Pour 6 EPR2 commandés (Penly, Gravelines, Bugey), l'investissement pressuriseurs + internes atteint 700 à 1 000 M€.