Thermo-hydro-chemo-mechanical modeling of inner containments of nuclear reactor buildings in prestressed concrete. (Modélisation du comportement thermo-hydro-chemo-mécanique des enceintes de confinement nucléaire en béton armé-précontraint)

Dans le cadre de la prolongation de la vie et de la demonstration de la securite des bâtiments des reacteurs nucleaires suite aux accidents graves de Tchernobyl (en Ukraine, 1986) et Fukushima (au Japon, 2011), le projet " Maitrise du confinement d'une enceinte en accident " (MACENA) soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) a ete lance depuis 2013. Les campagnes experimentales et les travaux de modelisation dans ce projet sont bases sur une maquette experimentale de confinement a l'echelle 1/3 nommee VeRCoRs qui est construite et surveillee par Electricite de France (EDF). Les principaux problemes lies a l'exploitation a long terme des centrales nucleaires de plus de 50 ans sont le vieillissement du beton et la perte de precontrainte puisque l'enceinte de confinement est en beton precontraint. Ces phenomenes conduisent a un risque de fissurations qui pourraient etre determinant si les conditions induites par l'"Accident de Perte de Refrigerant Primaire" (APRP) sont maintenues pendant plusieurs semaines. Les caracteristiques des materiaux de construction de l'enceinte de confinement nucleaire peuvent egalement avoir ete modifiees par les chargements avant l'APRP, conduisant eventuellement a une reduction des proprietes mecaniques (fissuration precoce, test de mises en pression, effet du sechage). Les conditions pendant l'APRP, c'est-a-dire l'augmentation de la temperature et de la pression relative de la vapeur dans l'enceinte, peuvent ensuite faire propager ces fissures. Ainsi, les capacites de confinement dependent de l'histoire des sollicitations depuis le coulage du beton. Dans ce contexte, cette these presente une strategie de calcul pour considerer l'accumulation de l'endommagement en utilisant un seul modele mecanique depuis le jeune âge jusqu'a l'APRP, ce modele est toutefois inclu dans un contexte global de modelisation faisant appel a d'autres modeles multiphysiques destinees a fournir les facteurs influents les plus importants tels que le degre d'hydratation, la temperature ou l'humidite. Ainsi, plusieurs modeles sont etudies, ameliores ou testes dans ce travail de these : le premier modele est consacre a la prediction du degre d'hydratation, de la temperature, de la teneur en eau et de la porosite du beton au jeune âge, le second permet de suivre l'evolution de la temperature et de la saturation en eau en condition thermo hydrique ambiante ou proche des conditions APRP. Le modele mecanique utilise les resultats des deux precedents pour estimer les deformations differees du beton, la relaxation des fils precontraints, et le risque de fissuration. Cette methodologie d'analyse a ete mise au point pour eviter la perte d'information concernant l'etat du materiau tout au long de la vie de la structure. Les principaux avantages de la methodologie sont la possibilite de considerer automatiquement l'accumulation de l'endommagement depuis le jeune âge jusqu'a l'APRP d'une part et d'autre part les ameliorations apportees au modele materiau pour qu'il soit utilisable en conditions APRP, qui ameliore la qualite de modelisation, y compris pour le jeune âge.