Les systèmes hydrauliques des centrales nucléaires fonctionnent dans des conditions où la défaillance n’est tout simplement pas envisageable. Les systèmes hydrauliques des barres de commande, les actionneurs des soupapes de sécurité et les mécanismes d’arrêt d’urgence doivent réagir dans des délais strictement définis, et le fluide de fonctionnement de tous ces systèmes est l’huile hydraulique. La purification de l’huile hydraulique dans les centrales nucléaires n’est donc pas une simple opération de maintenance de routine, mais une exigence fondamentale en matière de sécurité, directement liée à la fiabilité du réacteur et au respect des exigences réglementaires.
Contrairement aux installations industrielles, où une huile contaminée entraîne principalement l’usure des équipements et des arrêts imprévus, dans une centrale nucléaire les conséquences affectent également la capacité de contrôle du réacteur. Les particules de moins de 8 microns, invisibles à l’œil nu et indétectables par les filtres intégrés standard, s’accumulent progressivement dans les orifices des vannes de précision et les composants des actionneurs, augmentant les temps de réponse et le risque de défaillance des actionnements. L’humidité favorise la corrosion et le développement microbiologique. L’augmentation de l’acidité de l’huile attaque les surfaces métalliques et les joints en caoutchouc de l’intérieur. Ces trois phénomènes évoluent progressivement et silencieusement, ce qui rend la surveillance systématique de l’état de l’huile et son traitement indispensables.

Systèmes dépendant d’une huile hydraulique propre

Trois catégories d’équipements dans les centrales nucléaires sont particulièrement sensibles à la qualité de l’huile.
Les systèmes hydrauliques des barres de commande régulent la réaction nucléaire en chaîne en insérant ou en retirant les barres de commande. Toute lenteur de réponse provoquée par une huile visqueuse et contaminée affecte directement la gestion de la puissance du réacteur et, plus particulièrement, le SCRAM, la séquence d’arrêt d’urgence.
Les actionneurs des systèmes de sécurité comprennent les systèmes de refroidissement d’urgence du cœur et les vannes d’isolement de l’enceinte de confinement. Ces composants doivent s’activer dans les délais de qualification spécifiés, quelles que soient les conditions de fonctionnement de la centrale. Une huile hydraulique dégradée est l’une des causes les plus fréquentes de fonctionnement lent ou défaillant des systèmes de classe de sécurité.
Les actionneurs de vannes des circuits primaire et secondaire exigent un positionnement précis et une réponse rapide. Les dépôts de boues dans les sièges de vannes et les orifices de commande entraînent directement des fuites, un positionnement irrégulier et une augmentation de la fréquence des opérations de maintenance.

Types d’huile hydraulique dans les centrales nucléaires et compatibilité des équipements

Toutes les huiles hydrauliques utilisées dans les installations nucléaires ne sont pas identiques, et cette distinction est essentielle lors du choix des équipements de purification.
Les centrales nucléaires utilisent plusieurs catégories de fluides hydrauliques selon le système concerné et sa classification de sécurité. Les huiles minérales, dérivées du pétrole raffiné, sont les plus courantes dans les circuits hydrauliques généraux, certains systèmes d’entraînement des barres de commande et les actionneurs de vannes où le risque d’incendie est maîtrisé par d’autres moyens. Les fluides hydrauliques synthétiques et les fluides résistants au feu, notamment les huiles à base d’esters phosphates, sont utilisés dans les systèmes situés à proximité de surfaces à haute température ou de sources d’inflammation, où l’inflammabilité représente un risque, notamment certains systèmes de commande des turbines et certains actionneurs liés à la sécurité. Des fluides eau-glycol et d’autres fluides à base d’eau sont également utilisés dans certaines applications spécifiques.
Cette distinction est directement importante pour la purification de l’huile hydraulique dans les centrales nucléaires, car les équipements de purification ne sont pas universellement compatibles avec tous les types de fluides. Les esters phosphates, par exemple, nécessitent des équipements spécifiques dotés de joints, de matériaux filtrants et de matériaux de construction compatibles. Les unités standard conçues pour les huiles minérales seront endommagées au contact de ces fluides, et une contamination croisée entre différents types de fluides peut détruire à la fois l’huile et les composants qu’elle lubrifie.
Les unités GlobeCore des séries CMM-LT et CMM-R sont conçues exclusivement pour les huiles minérales dont la viscosité cinématique ne dépasse pas 70 cSt. Avant de mettre en service une unité GlobeCore dans une installation nucléaire, le type de fluide du système concerné doit être confirmé à partir de la documentation de l’équipement ou d’une analyse en laboratoire. L’utilisation d’un équipement destiné aux huiles minérales avec un fluide incompatible endommagera l’unité, contaminera le système et pourra compromettre des composants classés pour la sécurité.
Dans les centrales nucléaires où coexistent des systèmes à huile minérale et des systèmes utilisant des fluides résistants au feu, des équipements de purification dédiés doivent être affectés à chaque type de fluide, avec un étiquetage clair et des procédures administratives empêchant toute utilisation croisée.

Équipements pour la purification de l’huile hydraulique dans les centrales nucléaires

Un traitement efficace combine trois procédés complémentaires, chacun ciblant une catégorie différente de contamination.
La filtration élimine les particules solides, telles que les particules métalliques d’usure, les débris d’oxydes et d’autres contaminants solides, à l’aide d’éléments filtrants multicouches de 5, 3, 1 ou 0,3 micron. Les systèmes hydrauliques nucléaires exigent généralement un niveau de propreté ISO 4406 Classe 12 ou supérieur. Les filtres standard des systèmes, dont le seuil est compris entre 8 et 25 microns, laissent totalement passer la plage de particules la plus dommageable, ce qui explique la nécessité d’utiliser des équipements de purification dédiés.
La déshydratation sous vide élimine l’eau libre et dissoute. L’huile chauffée est introduite dans une colonne sous vide où l’humidité et les gaz dissous sont séparés sous pression réduite puis évacués. Ce procédé restaure simultanément les propriétés anticavitation de l’huile et élimine les gaz responsables du bruit des pompes, de l’instabilité de la pression et de l’accélération de l’oxydation.
La régénération par adsorption corrige l’acidité de l’huile. Avec le vieillissement de l’huile hydraulique, l’oxydation produit des composés acides qui dégradent à la fois l’huile et les composants qu’elle protège. En faisant passer l’huile à travers des colonnes de sorbant, par exemple de la terre décolorante de Fuller, ces sous-produits acides et les composés responsables de la coloration sont éliminés de manière sélective, ramenant l’indice d’acidité total (TAN) à un niveau proche de celui d’une huile neuve. Certaines unités permettent également de réintroduire des additifs inhibiteurs après régénération, restaurant ainsi complètement les propriétés protectrices de l’huile.

Série CMM-LT – Filtration, déshydratation et dégazage

Les unités CMM-LT assurent les aspects mécaniques et physiques de la purification de l’huile hydraulique dans les centrales nucléaires : élimination des particules, séchage et dégazage en un seul passage. L’huile entre par un préfiltre de 200 microns sous vide, traverse une colonne chauffée sous vide où l’humidité et les gaz sont séparés grâce au garnissage de la colonne, puis ressort à travers des éléments filtrants d’une finesse allant jusqu’à 0,3 micron. Le niveau de propreté obtenu correspond à la norme ISO 4406 Classe 12-14.
Les unités sont compactes et montées sur roues, ce qui permet de les utiliser directement à proximité des équipements de la centrale. Un système de vide à deux étages, composé d’une pompe de prévide et d’une pompe booster, génère le vide profond nécessaire à une déshydratation efficace. Les dispositifs de sécurité comprennent des capteurs de niveau dans la colonne sous vide, un système anti-mousse pour les huiles fortement contaminées, un détecteur de fuite d’huile dans le bac de rétention et deux pièges à huile protégeant le circuit de vide contre l’entraînement d’huile.
⚠ Important : les unités de la série CMM-LT sont conçues exclusivement pour les huiles minérales ayant une viscosité maximale de 70 cSt. Elles ne conviennent pas aux fluides hydrauliques synthétiques, à base d’esters ou résistants au feu.

Série CMM-R – Élimination de l’acidité et régénération de l’huile

Lorsque l’acidité de l’huile dépasse les limites admissibles, les unités de régénération CMM-R restaurent les propriétés chimiques de l’huile par adsorption. L’huile traverse des colonnes de sorbant qui absorbent les produits acides de dégradation, les composés polaires et les substances responsables de la décoloration. Le sorbant peut être réactivé thermiquement sur place jusqu’à 500-700 fois avant son remplacement, soit plusieurs années de fonctionnement. Le sorbant usagé ne présente aucun danger pour l’environnement.
La gamme comprend des unités compactes à commande manuelle (CMM-6R Lite, CMM-10R Lite) ainsi que des modèles entièrement automatisés avec sections de dégazage en option et commande à distance (CMM-6R, CMM-12R, CMM-24R). La CMM-24R fonctionne en continu en mode parallèle : douze colonnes régénèrent l’huile pendant que douze autres sont réactivées, éliminant ainsi les interruptions liées au fonctionnement cyclique.
⚠ Important : les unités de la série CMM-R traitent exclusivement des huiles minérales dont la viscosité maximale est de 70 cSt. La compatibilité avec les formulations spécifiques d’huiles hydrauliques de qualité nucléaire doit être confirmée avant leur mise en service.

Pourquoi est-ce important dans une centrale nucléaire ?

Les statistiques du secteur montrent que 20 à 25 % des incidents affectant les équipements énergétiques sont liés à des défaillances des systèmes d’huile. Dans une installation nucléaire, cette proportion a des conséquences qui dépassent largement les coûts de maintenance. Une huile hydraulique contaminée dans un système lié à la sécurité constitue une défaillance latente qui peut rester invisible jusqu’au moment où le système est sollicité dans des conditions d’urgence.
La purification systématique de l’huile hydraulique dans les centrales nucléaires, associée à un programme régulier d’échantillonnage et d’analyse de l’huile, permet d’éliminer cette catégorie de risque. La combinaison de la filtration et de la déshydratation réalisées par les unités CMM-LT avec l’élimination de l’acidité assurée par les unités CMM-R offre aux exploitants un cycle complet de traitement qui maintient l’huile hydraulique conforme aux spécifications pendant toute sa durée de vie, réduit la fréquence des remplacements d’huile et élimine une variable importante dans l’équation de la fiabilité des systèmes critiques pour la sécurité.