Mesure de la puissance d'usure d'un tube de générateur de vapeur de réacteur nucléaire en interaction avec une barre anti-vibration

L'usure par frottement des tubes de générateur de vapeur est une problématique importante dans l'industrie de la production d'énergie nucléaire. Sous l'action des forces induites par un écoulement diphasique transverse, les tubes en U vibrent et se heurtent contre leurs supports. Des barres anti-vibration (AVB) supportent les tubes dans leur section coudée pour prévenir les vibrations d'amplitude trop élevée. Un jeu minimal entre les tubes et les AVB est fixé afin de permettre l'expansion thermique des tubes et de prévenir les dommages provenant de l'usure par frottement. Cependant, des jeux plus larges sont souvent observés dans les générateurs de vapeur en service. Cela a pour effet d'augmenter les forces d'impact et le frottement. L'augmentation de l'usure par frottement entraîne la perforation prématurée des tubes, pouvant parfois résulter en l'arrêt complet du réacteur nucléaire et en des coûts de maintenance importants. Afin de prédire la durée de vie des tubes de générateur de vapeur, la puissance d'usure par frottement est le paramètre utilisé. L'usure par frottement dépend des matériaux utilisés dans la fabrication des tubes et des AVB, des conditions d'opération à l'intérieur du générateur de vapeur ainsi que de l'interaction dynamique entre les tubes et les AVB. L'objectif de ce projet est d'étudier expérimentalement le comportement vibratoire d'un tube en interaction avec une barre AVB. À l'aide d'un banc d'essais, qui reproduit la configuration tube/support rencontrée dans les générateurs de vapeur de réacteurs nucléaires, la réponse vibratoire du système et la puissance d'usure par frottement sont mesurées en termes de déplacement du tube et de force de contact avec l'AVB. Ce montage expérimental a été conçu dans le cadre d'un projet de recherche antérieur, mais nécessite cependant une révision complète afin d'améliorer la précision des résultats. Ce projet est subdivisé en quatre étapes, soit : a) l'amélioration du montage et de la procédure expérimentale, b) la prise de mesures de la force de contact entre le tube et l'AVB ainsi que du déplacement du tube, c) l'élaboration d'un traitement de signal adéquat pour le calcul de la puissance d'usure et d) l'exploitation et l'interprétation des résultats. Pour faciliter la modélisation du problème, un tube droit d'une longueur de 2 travées simplement supporté à ses deux extrémités, ainsi qu'un segment de barre AVB situé au centre du tube sont utilisés.