Brevet FR3053141A1 — publié le 20171229

«Procédé pour estimer la durée de vie résiduelle d'un équipement sous pression.» La présente invention se rapporte à un procédé pour déterminer des 5 paramètres de fatigue pour un équipement soumis à de fortes contraintes physiques et permettre d'allonger sa durée d'exploitation. Elle concerne avantageusement un système qui s'appuie sur des équipements sous pression (ESP) dans le cadre d'une centrale électronucléaire, dans lequel on met en oeuvre un tel procédé. Elle peut néanmoins s'appliquer à tout 10 équipement sous pression d'une installation industrielle, comme par exemple une installation de production agro-alimentaire, une installation de production de produits chimiques, une centrale thermique à flamme, etc. Etat de la technique antérieure 15 De façon générale, une centrale nucléaire produit de l'électricité grâce à la chaleur qui se dégage lors de la fission des atomes d'uranium et/ou de plutonium. Le coeur d'une centrale nucléaire est constitué par son réacteur qui est dans la plupart des cas un réacteur à eau pressurisée (eau sous pression) ou à eau bouillante. Le combustible est sous forme de pastilles 20 d'oxyde-uranium ou d'un mélange d'oxyde d'uranium et d'oxyde de plutonium, empilées dans une gaine métallique qui constitue la première barrière de protection. Les circuits associés aux systèmes assurant une fonction importante pour la sûreté de l'ensemble doivent rester intègres. Ce sont les circuits primaire et secondaire, qui font circuler des fluides 25 caloporteurs, et les circuits des systèmes auxiliaires, le tout regroupant un ensemble d'équipements sous pression. Cette production d'électricité d'origine nucléaire génère de la radioactivité. La sûreté des installations et la sécurité des personnes est un impératif. Au cours de la vie d'une centrale nucléaire, pour garantir l'intégrité du 30 matériel tout au long de sa durée de vie, l'exploitant doit estimer la durée de vie résiduelle des équipements. Cela passe par : - l'identification de la nature des chargements (phénomènes physiques auquel est soumis l'équipement), - la connaissance des risques potentiels associés aux modes de 35 dégradation et au vieillissement, 3053141 -2- - et l'évaluation du comportement de la structure et de la marge au fonctionnement. Les trois principaux types de chargements des équipements constituant les circuits sont la pression, la vibration et la température et leurs 5 variations. A ceux-ci s'ajoutent les sollicitations extérieures comme par exemple des contraintes mécaniques induites par un équipement voisin. Dans le cas d'un équipement exposé aux rayonnements, la structure des matériaux peut être modifiée et les déplacements par atomes peuvent contribuer à la dégradation de l'équipement. Les chargements subis par les 10 équipements peuvent être unitaires ou concomitants, constants ou variables. Un chargement peut engendrer plusieurs modes de dégradation et des chargements concomitants peuvent aboutir au même mode de dégradation. Les différents modes de dégradation et de vieillissement des 15 équipements sont : la rupture brutale, la déformation excessive, les instabilités plastiques, élastiques ou élasto-plastiques, la déformation progressive, le fluage, la corrosion, le flambage et la fatigue. La fatigue est un phénomène conduisant à la défaillance d'une pièce sous l'action de chargements répétés (cycliques ou, en tous cas, variables). 20 Dans le cas des équipements sous pression d'une centrale nucléaire, la fatigue est due aux différents types de chargements décrits ci-dessus mais plus particulièrement aux chargements thermiques dans les boucles des circuits primaires, secondaires et annexes. Les fluides circulant dans les circuits sont à des températures élevées et variables et transportent de 25 grandes quantités d'énergie, ce qui entraîne de fortes contraintes thermiques sur les matériaux constitutifs des circuits. D'une manière générale, le mécanisme de défaillance d'un équipement par la fatigue est le suivant : apparition d'une déformation suivie de l'apparition de fissures suivi de la propagation des fissures qui 30 provoque un percement puis une rupture. Actuellement, l'estimation de la durée de vie résiduelle des équipements lourds (équipements sous pression) se fait via le comptage des événements thermo-hydrauliques locaux pouvant induire des phénomènes de fatigue, appelé comptage de situations. Une situation est 35 définie par les variations des grandeurs physiques (par exemple 3053141 -3- Température, Pression, Débit) et le nombre d'occurrences associées. Ces deux familles de variables définissent une enveloppe pénalisante de la réalité, utilisée pour dimensionner les composants lors de leur conception. A titre d'exemple non limitatif, selon les codes de conception en 5 vigueur ASME et RCC-M et selon le Décret du 13 décembre 1999 relatif aux ESP et l'Arrêté du 12 décembre 2005 relatif aux ESPN constituant la réglementation en vigueur, dès la conception : - il est de la responsabilité de l'exploitant de fournir la liste des situations, auxquelles la centrale sera confrontée pendant son 10 fonctionnement, et les spécifications techniques d'exploitation (prévision), - le fabricant dimensionne les matériels mécaniques à partir de ces données d'entrée. Puis, en exploitation, l'exploitant doit vérifier que la liste des situations qu'il a fournie à la conception est respectée pendant le fonctionnement de la 15 centrale. Sinon, il doit justifier des écarts et mettre à jour cette liste des situations. La méthode de comptage actuelle est basée sur un comptage de situations sur les équipements principaux. Mais le nombre de cas et leurs impacts sont le plus souvent surévalués, ce qui rend la méthode pénalisante 20 par mesure de précaution. Donc, cette méthode réduit in fine la durée de vie résiduelle estimée des équipements par rapport à la durée de vie résiduelle réelle. De plus, le comptage des situations ne concerne actuellement qu'une partie des sous-systèmes et des composants des centrales nucléaires, 25 essentiellement les gros équipements. Or, il convient de prendre en compte les autres systèmes qui peuvent induire une longue indisponibilité de la centrale en cas de défaillance suite à une défaillance par fatigue d'un des sous-systèmes ou composants non suivis. Enfin, le cumul des situations proches des seuils de sécurité n'est pas 30 pris en compte. Le comptage des événements thermo-hydrauliques locaux pouvant induire une fatigue des équipements sous pression n'est pas piloté de manière optimum. Ainsi, si les événements thermo-hydrauliques restent sous les seuils de définition des situations, le compteur n'est pas impacté. De même les faiblesses localisées ne sont pas considérées. Ce sont des 35 zones critiques (zone de mélange de fluides, zone de soudure, zone de 3053141 -4- variation d'épaisseur....) qui peuvent entraîner des pannes matérielles, comme par exemple la rupture des échangeurs Primaire/Secondaire par fatigue thermique dans une zone de mélange. A la suite d'une conférence le 23 novembre 2000, organisée par la 5 Société Française d'Energie Nucléaire (SFEN), sur l'endommagement par fatigue des installations nucléaires, des spécialistes ont abordé les aspects suivants : - Principes fondamentaux du comportement cyclique et de l'endommagement par fatigue des matériaux métalliques, 10 - Démarche générale de prévention du risque d'endommagement par fatigue des matériels des chaudières nucléaires : de la conception au suivi en exploitation, - Prévention du risque de rupture par fatigue vibratoire des tubes de générateurs de vapeur, 15 - Dimensionnement des structures à la fatigue thermomécanique dans l'industrie automobile, - Etudes et installations de R&D pour la prédiction de la fatigue thermique, - Endommagement par fatigue dans les centrales nucléaires : 20 illustration par quelques cas rencontrés, - Fatigue à grand nombre de cycles : benchmark d'un Té de tuyauterie de la centrale Phénix, - Analyse des fissures transverses de fatigue dans les arbres de turbines, 25 - Démarche de qualification selon le RSE-M de procédés d'examen non destructif, - Exemple d'application à la détection de l'endommagement par fatigue des tuyauteries en acier inoxydable, - Prise en compte des risques de fatigue dans les programmes de 30 maintenance des tranches REP Cette conférence a donné lieu à un recueil rassemblant les rapports des sujets ci-dessus, ce recueil étant accessible sur le site de l'IAEA : www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/ Public/32/048/32048 976.pdf. Ces rapports décrivent l'état de la technique et l'importance de la 35 prise en compte des risques de fatigue. 3053141 -5- On connait le document US 5315530 « A Real-time control of complex fluid systems using generic fluid transfer model » qui propose l'utilisation d'un modèle générique pour un suivi temps réel d'un système fluide. On connait le document CN104865061 « Real-time fatigue life 5 prediction method based on probabilistic cumulative damage » qui mesure un signal et applique un filtre avec une approche probabiliste. On connaît également le document US2004079164 décrivant une méthode d'estimation de la fatigue à partir notamment de différences de températures d'un élément du réacteur entre deux états de fonctionnement 10 de ce réacteur. La présente invention a pour but de quantifier l'état de fatigue des équipements sous pression au plus juste de façon à ne plus le surévaluer ni le sous évaluer en intégrant des situations sous les seuils et de pouvoir répondre à la demande d'optimisation de leur exploitation et donc 15 d'allongement de leur durée de vie, ceci en connaissance de cause. Elle a également pour but le suivi de certains composants ou systèmes non principaux de façon à limiter les arrêts de l'installation pour remplacement d'équipements endommagés ou pour pannes non anticipées. L'invention a encore pour but un système permettant de prévenir 20 certaines pannes difficilement décelables avec la méthode de comptage actuelle. L'invention a encore pour but de justifier de l'historique de la fatigue des équipements et donc de réduire les délais d'études et d'analyses. 25 Exposé de l'invention On atteint au moins l'un des objectifs avec un procédé permettant de déterminer des paramètres de fatigue pour un équipement sous pression. Lesdits paramètres sont des contraintes physiques responsables des mécanismes de dégradation par fatigue des équipements. Ils peuvent être 30 entre autre la température et/ou la pression et/ou le débit et/ou la vibration et/ou le rayonnement. Dans ledit procédé on utilise une unité de traitement pour réaliser les étapes suivantes : - activation d'un modèle numérique couplé thermo-hydraulique et fatigue 35 mécanique qui consiste en la résolution numérique d'un système 3053141 -6- d'équations, ce modèle numérique étant apte à calculer en temps réel des paramètres de fatigue en toute zone modélisée de l'équipement sous pression, - réception de mesures provenant d'un ensemble de capteurs répartis dans 5 l'environnement direct ou indirect de l'équipement sous pression en exploitation, - calcul des paramètres de fatigue en temps réel et en au moins une zone modélisée de l'équipement sous pression, à partir dudit modèle numérique et en intégrant comme conditions aux limites au moins lesdites mesures. 10 La présente invention permet ainsi d'élaborer un système d'enregistrement et de traitement des données de sorties de capteurs ou d'instrumentations existants ou futurs pour quantifier la fatigue de tous les équipements sous pression concernés. 15 On entend par modèle numérique un ensemble d'équations décrivant le comportement physique d'un système et résolues par un code de calcul utilisant des méthodes numériques particulières. Le modèle numérique peut être un modèle intégrant au moins la topologie de l'équipement, la nature des matériaux utilisés, leurs propriétés 20 physico-chimiques ainsi que les systèmes d'équations régissant les phénomènes physiques inducteurs directs ou indirects de la dégradation de l'équipement (fatigue, corrosion...). L'initialisation des calculs se fait avantageusement avec les éléments de conception qui sont des données géométriques, chimiques et technologiques 25 de l'équipement (topologie, données matériau, date de mise en service, numéro de lot s'il y a lieu, historique des soudures par exemple....). Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, le modèle couplé thermo-hydraulique et fatigue mécanique est un modèle multiphasique résolvant les équations de conservation de la masse, conservation de 30 l'énergie, conservation de la quantité de mouvement pour la phase fluide, les équations de transfert thermique par conduction et rayonnement pour la phase solide et l'advection pour le couplage entre la phase fluide et la phase solide. Ce modèle multiphasique étant également couplé avec un système d'équations estimant des modes de dégradation. 3053141 -7- A titre d'exemple non limitatif, le modèle thermo-hydraulique peut être basé sur les équations aux dérivées partielles de Navier-Stokes résolues en milieu homogène poreux par la méthode des éléments finis. Ce modèle thermo-hydraulique peut précisément être un modèle diphasique avec six équations. Pour chaque phase considérée le modèle comporte alors une équation de conservation de masse, une équation de conservation d'énergie, et une équation de conservation de quantité de mouvement. Il peut s'agir d'un modèle thermo-hydraulique nucléaire diphasique (eau liquide/vapeur), apte à fonctionner à une échelle locale, à l'échelle de 10 l'équipement ou à l'échelle du système, de la 3D locale jusqu'à la OD macroscopique. Il peut également s'agir d'un modèle diphasique à six ou sept équations dans les canalisations, et un modèle de mélange traduisant la conservation de la masse, de la quantité de mouvement totale et de l'énergie totale dans 15 le coeur du réacteur. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les équations constituant le modèle couplé intègrent des valeurs qui sont propres à l'équipement sous pression considéré et qui caractérisent les éléments de conception. Ce peut être des données géométriques, chimiques et 20 technologiques de l'équipement (topologie, données matériau, date de mise en service, numéro de lot s'il y a lieu, historique des soudures par exemple, Selon l'invention, les mesures réalisées comprennent une mesure 25 directe ou indirecte de température, une mesure directe ou indirecte de pression, une mesure directe ou indirecte du débit, une mesure directe ou indirecte de la vibration, une mesure directe ou indirecte du flux de particules ou une combinaison de ces mesures. Par conséquent, les capteurs utilisés pour mesurer ponctuellement les 30 paramètres de chargements peuvent être des capteurs directs ou indirects de température, pression, vibration ou débit mais il peut aussi s'agir de capteurs indirects de ces paramètres. D'autres types d'instrumentations peuvent également être utilisés : compteurs de neutrons, capteurs d'humidité, capteur de débit, capteurs de mesure de courant, capteurs 35 d'anomalies magnétiques, capteurs électrochimiques. 3053141 -8- Le calcul des paramètres de fatigue se fait par la résolution numérique des équations du modèle couplé en utilisant la méthode des éléments finis. La résolution se fait en chaque point d'un maillage spatial représentant 5 l'équipement. Avec le procédé selon l'invention, les valeurs des mesures enregistrées par les capteurs disposés autour de et sur l'équipement sous pression sont utilisées comme des conditions aux limites lors de la résolution des équations du modèle thermo-hydraulique. En effet la résolution des équations dans un modèle thermo- hydraulique fait intervenir des conditions aux limites de façon à converger vers des solutions avec la précision induite par les incertitudes et les erreurs de modélisation des systèmes et leur composition. Les conditions aux limites utilisées dans l'invention sont de type Dirichlet ou Neumann. Ce sont les valeurs des mesures ponctuelles de chargement (température, ou pression, ou vibration, etc). Ces conditions aux limites varient donc dans le temps et elles sont appliquées aux paramètres leur correspondant dans les équations du modèle thermohydraulique au point géométrique du modèle numérique qui correspond à l'emplacement du capteur. De préférence, pour un équipement soumis à rayonnement, le modèle numérique intègre dans le calcul des paramètres de fatigue des conséquences des interactions des rayonnements avec la matière constituant l'équipement. Il s'agit de prendre en compte des déplacements par atome (DPA), ceci pour tout équipement soumis à rayonnement comme notamment les équipements nucléaires, aéronautiques et spatiaux. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le modèle numérique peut être un modèle de discrétisation 1-D permettant un calcul en temps réel. Le modèle 1-D permet de résoudre les systèmes d'équations en temps réel avec des schémas numériques qualifiés. La rapidité de la résolution est de préférence en cohérence avec la vitesse de variation des paramètres physiques mesurés. De préférence, le modèle thermo-hydraulique est basé sur une 35 technique de meilleure estimation (dite méthode « Best Estimate ») en 3053141 -9- régime transitoire et le modèle de fatigue mécanique est basé sur l'étude de situations enveloppes des différentes situations observées ou mesurées lors de l'utilisation de l'équipement sous pression. Cette méthode implique pour la résolution des équations du modèle thermo-hydraulique l'utilisation de 5 données issues de mesures prises sur l'équipement pendant son exploitation, et non de données théoriques. Cela permet d'avoir un modèle au plus proche de la réalité du point de vue du comportement de l'équipement et des sollicitations qu'il subit. Cela peut permettre par conséquent de détecter certains phénomènes complexes non prévus 10 (comme des phénomènes de débits inverses, des déplacements de zones de mélange, des phénomènes de stratifications, etc.) qui impactent la durée de vie de l'équipement L'invention permet ainsi de déterminer en cours d'exploitation à partir 15 de mesures de grandeurs physiques discrètes les contraintes thermohydrauliques et mécaniques locales que subit l'équipement sous pression, et ceci en tout point de l'équipement modélisé et avec une précision autorisant des analyses locales. L'ensemble constitue un estimateur de fatigue, et donc de durée de vie résiduelle, plus précis que les méthodes actuelles. 20 Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape de détermination d'une fatigue d'usage à partir des paramètres de fatigue, et de détermination d'une durée de vie résiduelle de l'équipement à partir de la fatigue d'usage et d'hypothèses de spécifications techniques d'exploitation. Ledit estimateur 25 est de préférence en cohérence avec le cadre légal s'il y a lieu, par exemple l'Arrêté ESPN dans les cas d'équipements sous pression nucléaires. Dans ce cas, l'estimation du niveau de fatigue d'usage se fait généralement à l'aide de règles codifiées comme par exemple les codes RCC-M ou ASME B&PV. Un code peut ainsi décrire une méthode pour évaluer une variation de 30 déformation imposée par le cycle de chargement pour une structure considérée et pour estimer le nombre de cycles admissibles en utilisant une courbe de fatigue caractéristique du matériau de conception. Avantageusement, on calcule et sauvegarde en temps réel les paramètres de fatigue de toute zone modélisée de l'équipement. 3053141 -10- De préférence, le procédé selon l'invention peut en outre comprendre une étape de sauvegarde de mesures horodatées et des paramètres de fatigue horodatés dans une base de données pour un suivi historique par exemple. Cette base de données peut être relationnelle de façon à 5 économiser de l'espace de stockage dans la mesure où le procédé selon l'invention peut générer une très grande quantité de données. Ledit procédé permet ainsi par exemple de reconstituer l'évolution de la fatigue locale au voisinage d'une soudure critique (la soudure sur une ligne d'expansion d'un pressuriseur par exemple). 10 Ledit procédé permet également le suivi des indicateurs clés que sont les paramètres de fatigue, ce qui permet de prévenir certaines pannes comme par exemple des pannes par fatigue thermique si l'on suit l'évolution de la température. En comparaison, un comptage comme dans l'art antérieur ne permet qu'un suivi a posteriori. 15 Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un système pour déterminer des paramètres physiques responsables des mécanismes de dégradation, dits paramètres de fatigue, d'un équipement sous pression, ce système comprenant : 20 - un équipement sous pression dans l'environnement direct ou indirect duquel est réparti un ensemble de capteurs, et - une unité de traitement mettant en oeuvre un modèle numérique couplé thermo-hydraulique et fatigue mécanique qui consiste en la résolution numérique d'un système d'équations, le modèle numérique étant destiné à 25 calculer des paramètres de fatigue en temps réel en au moins une zone modélisée de l'équipement sous pression à partir dudit modèle numérique et en intégrant comme conditions aux limites au moins les mesures provenant desdits capteurs. 30 Il est également envisagé la mise en oeuvre d'applications du procédé selon l'invention, parmi lesquelles : une application pour identifier et compter, dans le cadre d'un équipement nucléaire par exemple, les situations caractérisées par le dépassement par un ou plusieurs des paramètres de fatigue d'un 3053141 seuil ou d'une composition de seuils prédéfinis lors de la conception mécanique, une application pour évaluer l'impact des paramètres de fatigue sur la durée de vie de l'équipement, 5 une application pour l'identification de zones critiques ; pour ces zones comme pour les zones de l'équipement devenues critiques suite à la découverte d'une quelconque fragilité ou d'une concentration de contraintes dans ladite zone ou suite à une évolution du cadre réglementaire ou suite à une demande des 10 autorités compétentes, ledit procédé permet d'identifier et de caractériser a posteriori les situations critiques et d'évaluer l'impact des paramètres de fatigue de ces zones critiques sur la durée de vie de l'équipement, une application pour des études de modifications des spécifications 15 techniques d'exploitation d'un équipement suite à la découverte d'une ou plusieurs zones critiques, afin de réduire le risque de défaillance dans ladite ou lesdites zones et d'augmenter la durée de vie de l'équipement, une application pour l'édition d'un rapport d'analyses sur des 20 événements significatifs, comme par exemple les situations critiques, à destination de toute personne morale ou physique en ayant besoin, comme par exemple les autorités de sûreté. Description des figures et des modes de réalisation 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de figures annexées sur lesquelles : - La figure 1 est une vue schématique d'une centrale nucléaire selon 30 l'invention, - La figure 2 est une vue schématique d'un organigramme illustrant l'invention, - La figure 3 est une vue schématique simplifiée d'une jonction en « T » sur laquelle s'applique le procédé selon l'invention, et 3053141 -12- - La figure 4 est un organigramme simplifié du déroulement de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Description d'un exemple de mode de réalisation 5 Les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment mettre en oeuvre des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour 10 différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la 15 technique antérieur. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont prévus pour être combinés entre eux dans toutes les combinaison où rien ne s'y oppose sur le plan technique. Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la 20 même référence. La figure 1 illustre une vue générale très schématique d'une centrale nucléaire à eau pressurisée. On distingue une cuve 1, un générateur de vapeur 2 et une turbine 3. La cuve renferme le combustible 4 sous forme de crayons d'uranium 25 constituant le coeur du réacteur. Le circuit primaire 5 est l'ensemble d'éléments, tuyauterie, pompes et autres, se trouvant dans le chemin emprunté en boucle par l'eau 6 autour du combustible 2. La fission des atomes d'uranium permet de chauffer l'eau 6 à des températures élevées de l'ordre de 320°. Cette eau est maintenue sous pression et poussée à 30 parcourir le circuit primaire. Une partie du trajet du circuit primaire est à l'intérieur du générateur de vapeur 2 qui contient une eau 7 apte à se transformer en vapeur au contact de la canalisation du circuit primaire. Cette vapeur parcourt le circuit secondaire 8 jusqu'à alimenter la turbine 3. On constate ainsi que le coeur ainsi que les circuits primaire et 35 secondaire peuvent subir des contraintes mécaniques et thermiques fortes. 3053141 -13- Il se produit de nombreux phénomènes thermo-hydrauliques complexes locaux tels que par exemple des turbulences, des stratifications, bulles de vapeur à la surface des crayons, des sous-refroidissements... Les canalisations subissent par exemple des chargements mécaniques induits 5 tels que par exemple la pression interne, les fluctuations thermiques, une utilisation cyclique, les vibrations... Le caractère diphasique des fluides caloporteurs est également un paramètre qui joue dans le vieillissement des équipements. Des capteurs et des détecteurs 9-13, notamment de température, de 10 pression, de débit et d'autres comme des compteurs de neutrons, des capteurs d'humidité, des capteurs de débit, des capteurs de mesure de courant, des capteurs d'anomalies magnétiques, des capteurs électrochimiques, sont disposés non seulement dans le coeur du réacteur mais également dans l'ensemble de l'équipement sous pression nucléaire et 15 en particulier dans les circuits primaires et secondaires. Ces capteurs peuvent être placés à des endroits stratégiques tels que par exemple le coeur du réacteur, les entrées et sorties des canalisations, sur des composants (pompes ou autres) spécifiques, à des noeuds des circuits... Les capteurs 9-13 peuvent être nombreux mais sont de toute façon 20 d'un nombre limité et ne peuvent pas mesurer tout point de l'équipement sous pression nucléaire. Une centrale nucléaire peut compter jusqu'à 10.000 capteurs et détecteurs répartis sur différents éléments. Sur la figure 1 on distingue également une unité de traitement 14 placée par exemple dans une salle de surveillance. Cette unité de 25 traitement est reliée aux différents capteurs 9-13 et elle est équipée de moyens logiciels et matériels nécessaires pour communiquer avec les différents capteurs et détecteurs et mettre en oeuvre des traitements numériques. Il comprend notamment un microprocesseur et des espaces mémoires pour la mise en oeuvre d'algorithmes. 30 Selon l'invention, l'unité de traitement est utilisée pour un suivi très précis de la fatigue. La fatigue est le fait de soumettre un équipement à des sollicitations variables et cycliques telles que les phénomènes thermo-hydrauliques. Dans les équipements nucléaires, la fatigue peut entraîner l'apparition sur la 3053141 -14- surface d'un élément de fissures qui peuvent se propager et fragiliser cet élément. Différentes études physiques dans les domaines de la neutronique, de la thermo-hydraulique et de la mécanique, ont permis le développement de 5 nombreuses modélisations basées sur des équations de la physique et qui ont été adaptées dans des codes et des normes. Ces codes et normes sont basés sur une estimation de l'histoire de contrainte équivalente élastique transformée en histoire de déformation en divisant la contrainte par le module d'Young du matériau concerné. Une 10 comparaison entre le nombre de cycles admissibles dérivé d'une courbe de fatigue et un nombre de cycles prévu permet de déterminer un facteur de fatigue d'usage. On connaît par exemple le code RCC-M ou ASME. Le RCC-M est le code français qui réunit les règles de conception et de construction des matériels 15 mécaniques des îlots nucléaires des Réacteur à Eau Pressurisée. Il suit notamment les évolutions de conception, suivi de fabrication et examen pour le réacteur à eau pressurisée européen. L'ASME, en particulier le code ASME « BPVC » (« American Society of Mechanical Engineers » (ASME), « International Boiler and Pressure Vessel Code ») est l'équivalent 20 américain. Ces codes et normes définissent des courbes de fatigue qui à partir d'essais de fatigue réalisés sur un composant donné tel que par exemple une canalisation, un réservoir ou une pompe, permettent de déterminer les facteurs de fatigue d'usage. 25 Avantageusement, l'unité de traitement 14 selon l'invention comporte une modélisation thermo-hydraulique de l'équipement sous pression nucléaire, c'est-à-dire le coeur du réacteur et les deux circuits primaires et secondaires. Le modèle thermo-hydraulique selon l'invention est capable de simuler 30 des régimes transitoires de fonctionnement de l'équipement. Cette prise en compte permet notamment de pouvoir utiliser le critère de « best esti mate ». En référence à la figure 2, la présente invention est particulièrement avantageuse dans la mesure où le modèle thermo-hydraulique temps réel 35 est régulièrement, de préférence continûment, alimenté par des mesures de 3053141 -15- chargement provenant de capteurs et détecteurs répartis autour de l'équipement. Ces mesures constituent des conditions limites dans le modèle thermo-hydraulique. De ce fait, on contraint en temps réel le modèle thermo-hydraulique avec des mesures réelles de façon à ce que la 5 simulation soit le plus proche possible de la réalité. Les valeurs de sortie du modèle thermo-hydraulique sont des paramètres physiques qui peuvent être inducteurs de fatigue : température T, pression P, débit Q ou autres, comme par exemple les propriétés des matériaux, la fluidité... Ces paramètres sont fonction du temps et concernent tout point de 10 l'équipement. Le modèle thermo-hydraulique permet ainsi de simuler les paramètres de fatigue en tout point de l'équipement à partir d'un certain nombre de capteurs et détecteurs. Comme c'est illustré sur la figure 2, les paramètres T,P,Q notamment sont utilisés pour déterminer un facteur de fatigue d'usage à partir de 15 courbes de fatigue selon les codes et normes RCC-M ou ASME par exemple. Le modèle thermo-hydraulique est un modèle à deux phases avec six équations aux dérivées partielles généralement appelées Equations de Navier Stokes. Pour chacune des phases, on résout les équations suivantes : 20 - équation de conservation de la masse, - équation de conservation d'énergie, et - équation de conservation de quantité de mouvement. La résolution numérique de ces équations se fait par la Méthode des Elements Finis implémenté dans l'outil Modelica. Elle tient compte des 25 conditions aux limites qui sont dépendantes du temps. Ces conditions aux limites sont les mesures des chargements provenant des capteurs et détecteurs répartis autour de l'équipement. La géométrie de discrétisation du modèle selon l'invention est à une dimension (1D). Le procédé selon l'invention permet d'obtenir : 30 - un comptage automatique des situations de conception mécanique définie au début de la conception de l'équipement ; - une base de profils spatiaux et temporels (T, P, Q) qui offre la possibilité de réaliser des analyses de sûreté d'équipement rapidement sur un point particulier du circuit en cas de découverte 3053141 -16- d'une anomalie particulière (microfissures, DAP importante (« Dose Area Product », produit dose-surface)) ; - de détecter des dérives dans l'instrumentation, en effet le modèle sur-contraint selon l'invention s'arrête si un capteur donne une 5 mesure non physique; - de réaliser des argumentaires sur différents scénarios et mode de fonctionnement de l'équipement. La figure 3 illustre de façon très simplifiée une jonction de canalisations en « T ». Il s'agit de deux canalisations en amont 15 et 16 se rejoignant au 10 noeud 17, et d'une canalisation en aval 18 pour la sortie. Des fluides sont prévus pour circuler en même temps depuis les deux canalisations en amont 15 et 16 de façon à être guidés dans la canalisation en aval 18 via le noeud 17. La canalisation 15 comporte une voie d'entrée 19, un tuyau de passage 15 20 et un « T » de mesure 21 puis le noeud 17. La canalisation 16 comporte une voie d'entrée 22, un tuyau de passage 23 puis le noeud 17. La canalisation 18 part du noeud 17 et comporte un « T » de mesure 24, un tuyau de passage 25 et une voie de sortie 26. 20 Le capteur 27 est connecté au « T » de mesure 21 de façon à transmettre un signal de mesure qui est fonction du temps vers une instrumentation 28 ou vers l'unité de traitement 14. Ce capteur 27 est utilisé pour mesure la température en fonction du temps et qui est associé au noeud 17. 25 Le capteur 29 est connecté au « T » de mesure 24 de façon à transmettre un signal de mesure qui est fonction du temps vers une instrumentation 30 ou vers l'unité de traitement 14. Ce capteur 29 est utilisé pour mesurer la pression en fonction du temps et il est associé au noeud 17. 30 Un autre capteur (non représenté) peut être utilisé pour mesurer le débit passant par le noeud 17. Les mesures provenant des capteurs 27 et 29 sont introduits en temps réel dans le modèle thermo-hydraulique au sein de l'unité de traitement 14 en tant que conditions aux limites dépendantes du temps. Le résultat est la 35 détermination de plusieurs paramètres qui sont fonction du temps, du noeud 3053141 -17- ou du composant ciblé. Pour le composant ciblé, il peut s'agir d'un élément auquel sont associés un ou plusieurs capteurs comme le noeud 17 sur la figure 3, mais il peut aussi s'agir d'un élément non associé à des capteurs, le modèle thermo-hydraulique permettant par simulation d'estimer des 5 mesures à l'endroit de cet élément. Ces paramètres peuvent être les suivants : - la température(phase_i ;k ;t), - la pression(phase_i ;k ;t), et - le débit(phase_i ;k ;t) 10 phase_i correspond à la nature de la phase (fluide ou liquide) du constituant i, k est un noeud de l'équipement, t est un incrément temporel. La figure 4 illustre le déroulement d'un déploiement pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans un système. L'étape de démarrage 31 consiste à enclencher l'étape 34 d'analyse des 15 composants constitutifs du système à partir du manuel de conception du système 32 et des exigences du système 33. A l'étape 35, on élabore un modèle thermo-hydraulique du système capable de simuler les phénomènes dans le système, de façon linéaire et en fonction du temps. 20 Les fonctions de contrôle I&C (« Instrumentation and Control ») pour superviser et contrôler tous les aspects du système sont implémentées à l'étape 36. On implémente ensuite à l'étape 37 les conditions aux limites des équations aux dérivées partielles du modèle thermo-hydraulique, ces 25 conditions aux limites devant être alimentées par les mesures des chargements provenant de capteurs disposés dans le système. Le lien entre ces conditions aux limites et les mesures des capteurs se fait en utilisant les fonctions de contrôle I&C à l'étape 38. On utilise l'unité de traitement 39 pour résoudre les six équations du 30 modèle thermo-hydraulique à l'étape 40 en tenant compte des mesures provenant du réseau 41 des capteurs du système. La résolution est itérative, chaque itération correspondant à un incrément temporel. A chaque itération, on obtient les paramètres température(i ;k ;t), 35 pression(i ;k ;t), et débit(i ;k ;t), où i est le constituant, k est un noeud du 3053141 -18- système et t un incrément temporel. Ces paramètres qui dépendent du temps sont ensuite sauvegardés à l'étape 43 dans des bases de données 44 avec un suivi de l'historique. Ces mêmes paramètres sont utilisés pour analyser la dérive éventuelle 5 des capteurs à l'étape 45. Des signaux d'alarme peuvent être générés en cas de dépassement d'un seuil prédéterminé. A la même itération, on applique à l'étape 46 un algorithme qui permet de calculer un régime transitoire à partir des paramètres. Une analyse de cet algorithme permet éventuellement d'identifier si un seuil a été dépassé 10 à l'étape 47 en tenant compte des événements de conception contenus dans une base de données 48. En cas de réponse négative, la résolution des équations passe à l'incrémentation temporelle suivante. En cas de réponse positive, on comptabilise une situation à l'étape 49, la résolution des équations passe à l'incrémentation temporelle suivante, et on alimente la 15 base de données 48. Idéalement l'ensemble des opérations est mis en oeuvre au sein de l'unité de traitement 39. Un opérateur peut accéder à l'historique contenu dans la base de données 44, aux événements contenus dans la base de données 48 et au 20 résultat d'analyse de la dérive des capteurs à l'étape 45. La présente invention permet d'obtenir une estimation plus précise de la durée de vie résiduelle des équipements sous pression de façon à permettre une optimisation de leur utilisation et ainsi une augmentation de la durée de vie des centrales nucléaires en s'appuyant sur l'estimation de la 25 fatigue en temps réel, l'historique de fatigue et les spécifications techniques d'exploitation de l'équipement Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. 30 REVENDICATIONS1. Procédé pour déterminer des paramètres physiques responsables des mécanismes de dégradation, dits paramètres de fatigue, d'un équipement 5 sous pression, dans lequel procédé on utilise une unité de traitement pour réaliser les étapes suivantes : - activation d'un modèle numérique couplé thermo-hydraulique et fatigue mécanique qui consiste en la résolution numérique d'un système d'équations, ce modèle numérique étant apte à calculer en temps réel des 10 paramètres de fatigue en toute zone modélisée de l'équipement sous pression, - réception de mesures provenant d'un ensemble de capteurs répartis dans l'environnement direct ou indirect de l'équipement sous pression en exploitation, 15 - calcul des paramètres de fatigue en temps réel et en au moins une zone modélisée de l'équipement sous pression, à partir dudit modèle numérique et en intégrant comme conditions aux limites au moins lesdites mesures. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine une 20 fatigue d'usage à partir des paramètres de fatigue, et on détermine une durée de vie résiduelle de l'équipement à partir de la fatigue d'usage et d'hypothèses de spécifications techniques d'exploitation. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le modèle 25 thermo-hydraulique est basé sur une technique de meilleure estimation (« Best Estimate ») en régime transitoire et le modèle de fatigue mécanique est basé sur l'étude de situations enveloppes des différentes situations observées ou mesurées lors de l'utilisation de l'équipement sous pression. 30 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit modèle numérique est un modèle intégrant au moins la topologie de l'équipement, la nature des matériaux utilisés, leurs propriétés physico-chimiques ainsi que les systèmes d'équations régissant les phénomènes physiques inducteurs directs ou indirects de la dégradation 35 de l'équipement. 3053141 -20- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le modèle couplé thermo-hydraulique et fatigue mécanique est un modèle multiphasique résolvant les équations de 5 conservation de la masse, conservation de l'énergie, conservation de la quantité de mouvement pour la phase fluide, les équations de transfert thermique par conduction et rayonnement pour la phase solide et l'advection pour le couplage entre la phase fluide et la phase solide, ce modèle multiphasique étant également couplé avec un système d'équations 10 estimant des modes de dégradation. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le modèle numérique est un modèle de discrétisation 1-D permettant un calcul temps réel. 15 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour un équipement soumis à rayonnement, le modèle numérique intègre dans le calcul des paramètres de fatigue des conséquences des interactions des rayonnements avec la matière 20 constituant l'équipement. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de sauvegarde de mesures horodatées et des paramètres de fatigue horodatés dans une base 25 de données. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mesures réalisées comprennent une mesure directe ou indirecte de température, une mesure directe ou indirecte de 30 pression, une mesure directe ou indirecte du débit, une mesure directe ou indirecte de la vibration, une mesure directe ou indirecte du flux de particules ou une combinaison de ces mesures. 3053141 -21- 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on calcule et sauvegarde en temps réel les paramètres de fatigue de toute zone modélisée de l'équipement. 11. Système pour déterminer des paramètres physiques responsables des mécanismes de dégradation, dits paramètres de fatigue, d'un équipement sous pression, ce système comprenant : - un équipement sous pression dans l'environnement direct ou indirect duquel est réparti un ensemble de capteurs, et - une unité de traitement mettant en oeuvre un modèle numérique couplé thermo-hydraulique et fatigue mécanique qui consiste en la résolution numérique d'un système d'équations, le modèle numérique étant destiné à calculer des paramètres de fatigue en temps réel en au moins une zone modélisée de l'équipement sous pression à partir dudit modèle numérique et en intégrant comme conditions aux limites au moins les mesures provenant desdits capteurs. 12. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour identifier et compter les situations caractérisées par le dépassement 20 par un ou plusieurs des paramètres de fatigue d'un seuil ou d'une composition de seuils prédéfinis lors de la conception mécanique. 13. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour évaluer l'impact des paramètres de fatigue sur la durée de vie de 25 l'équipement. 14. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour l'identification de zones critiques. 30 15. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour des études de modifications des spécifications techniques d'exploitation d'un équipement suite à la découverte d'une ou plusieurs zones critiques, afin de réduire le risque de défaillance dans ladite ou lesdites zones et d'augmenter la durée de vie de l'équipement. 35 3053141 -22- 16. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour l'édition d'un rapport d'analyses sur des événements significatifs.