Grande-Bretagne: la cuve d’un SMR soudée en moins d’une journée

Les quatre viroles et le couvercle de la cuve du SMR ont été assemblés au moyen de soudures de qualité nucléaire. Grâce au procédé utilisé, le Local Electron-Beam Welding (LEBW), l’opération a nécessité moins de 24 heures. «La cuve du SMR présente un diamètre de trois mètres et une épaisseur de paroi de 200 millimètres. Le procédé LEBW a démontré sa fiabilité et ses capacités, et établit un nouveau standard pour le soudage de composants à parois épaisses», indique Sheffield Forgemasters. L’assemblage a été un succès à cent pour cent: tous les joints sont propres et aucun défaut n’a été observé. Selon Sheffield Forgemasters, en plus de pouvoir être produites plus rapidement et à moindre coût, les soudures réalisées par LEBW présentent des propriétés mécaniques très intéressantes. Avec des méthodes plus traditionnelles comme le soudage au tungstène sous protection de gaz inerte, l’assemblage des différents éléments de la cuve du réacteur aurait pris environ un an et induit des coûts nettement plus élevés.

Le soudage par faisceau d’électrons «conventionnel» (EBW) est déjà utilisé dans l’industrie pour l’assemblage de pièces de petite taille. Les bases scientifiques pour le développement du nouveau procédé ont été posées en 2015, dans le cadre d’un projet appuyé par l’agence britannique pour l’innovation, Innovate UK. En 2019, un projet de R&D a été initié sous la houlette de Sheffield Forgemasters pour étendre l’application de l’EBW aux composants à paroi épaisse. Le consortium impliqué regroupe notamment Cambridge Vacuum Engineering (CVE), The Welding Institute (TWI), Arc Energy, Nuclear AMRC, l’Université de Manchester et l’Université de Cambridge. L’enveloppe du projet totalise 10,5 millions de livres sterling (11,7 millions de francs), dont 8 millions (8,9 millions de francs) apportés par le gouvernement britannique.

Principe du soudage optimisé par faisceau d’électrons
Deux vidéos YouTube de Cambridge Vacuum Engineering expliquent le procédé LEBW: vidéo 1, vidéo 2. L’amélioration principale par rapport au soudage par faisceau d’électrons conventionnel est que le soudage ne s’effectue pas dans une grande chambre à vide, mais qu’un vide local est créé directement sur la pièce. «Le procédé EBW [optimisé] utilise un vide local et un canon à électrons haute puissance. Le rayonnement émis dans le vide pénètre le matériau des éléments à fusionner, permettant leur assemblage en une seule passe, sans nécessiter l’application de plusieurs couches de cordon de soudage, a expliqué Sheffield Forgemasters. Le soudage [par des méthodes traditionnelles comme le soudage au tungstène sous gaz inerte] prendrait des mois, car il implique de nombreux contrôles non destructifs et de traitement thermique.»

Selon Sheffield Forgemasters, le LEBW ne nécessite pas de travaux préparatoires. Il chauffe moins de matériau et permet d’obtenir un cordon de soudure plus étroit. Le processus de soudure reproduisant le matériau de base, les jointures nécessitent moins de contrôles. Ce type de soudage pourrait également être intégré dans le processus de fabrication habituel, avant le traitement thermique. «Ce procédé révolutionnaire [...] pourrait accélérer considérablement l’introduction de SMR en Grande-Bretagne et dans les autres pays.» Sheffield Forgemasters estime avoir des années de développement d’avance sur ses concurrents en matière de soudage de pièces à parois épaisses.