Pratique de gestion de la construction de la précontrainte non adhérente du confinement du bâtiment réacteur

Les unités 7 et 8 de la centrale nucléaire de Tianwan, en tant que projet emblématique de la coopération nucléaire sino-russe, ont vu l'application pour la première fois dans une centrale nucléaire chinoise de la technique de précontrainte non adhérente dans le confinement du bâtiment réacteur. La précontrainte non adhérente du confinement ne dispose d'aucune expérience de construction en Chine pouvant servir de référence ; la mise en place de conduits de précontrainte de grand diamètre ainsi que l'enfilage, l'injection de coulis et la mise en tension de torons gainés de graisse présentent une grande difficulté de construction, et le chantier est confronté à des risques et des défis considérables. En tant que « nouvelle technologie de premier réacteur », afin d'achever ce projet pionnier avec une haute qualité et un haut standard, China Nuclear Power Engineering Co., Ltd., en tant qu'entrepreneur général du projet, en coopération avec les différentes unités participantes, a travaillé en étroite collaboration et mené des travaux innovants, guidé par la stratégie, porté par la technologie, fondé sur la qualité et animé par l'innovation, faisant ainsi progresser la pratique d'ingénierie de cette technologie et comblant le vide dans le domaine de la technique de construction de la précontrainte non adhérente du confinement du bâtiment réacteur des centrales nucléaires en Chine.

Principales méthodes

Face aux défis, l'équipe de gestion de projet a d'abord ancré sa direction de développement et établi une vision de construction et des objectifs stratégiques clairs. Guidée par la vision d'entreprise du groupe CNNC « devenir un leader du développement du domaine nucléaire mondial », et combinée à la connotation centrale du système culturel de référence du projet de Tianwan de China Nuclear Power Engineering « se positionner comme une force d'élite de premier rang international dans la gestion de l'entrepreneuriat général nucléaire », elle a formulé l'objectif stratégique de construction de la précontrainte non adhérente du confinement du bâtiment réacteur « guidage technologique, excellence du premier coup, premier rang international », et a défini les mesures stratégiques « piloter la montée en gamme de la gestion par l'innovation technologique, garantir la sûreté nucléaire par une gestion fine ». Dans le processus de recherche et d'application de la technique de construction de la précontrainte non adhérente du confinement du bâtiment réacteur, le chemin de mise en œuvre « recherche technologique → application technologique → synthèse technologique » a été établi.

Schéma de disposition des câbles de précontrainte

1. Intervention en amont et planification systémique

Le projet de Tianwan de China Nuclear Power Engineering, face à la première application en Chine du système de précontrainte non adhérente pour le type de réacteur VVER-1200, a dès le début du projet pris l'initiative de créer un groupe de recherche conjoint, organisant toutes les parties participantes pour mener ensemble des recherches techniques et des percées techniques de construction. L'équipe de projet a planifié et élaboré un plan d'avancement spécialisé détaillé pour la construction ainsi qu'une liste de compilation des documents techniques de construction, et a établi un mécanisme de percée technique dominé par l'entrepreneur général et coordonné par plusieurs parties. Dans la recherche sur la technique de construction de la précontrainte non adhérente, la mise en œuvre a été progressivement avancée selon l'ordre « analyse → essai → vérification → application », avec une gestion technique en profondeur.

Analyse comparative des procédés de construction. Tout d'abord, par une analyse comparative des différences avec la précontrainte adhérente, les technologies clés et les risques qualité ont été identifiés, et les documents techniques de construction de la précontrainte non adhérente ont été établis. Une série d'essais a été réalisée sur le type de gaine de précontrainte, la compatibilité, la pâte de coulis, l'injection de coulis à échelle réelle, l'aptitude à la mise en tension en cas d'endommagement de la gaine des torons, etc., posant les bases de la validation du procédé. L'équipe de projet a mené une validation systématique du procédé autour des technologies clés telles que la technique d'enfilage des torons de précontrainte non adhérente avec graisse et gaine, la mise en tension individuelle, le procédé de remplissage de cire, etc., jetant les bases de la construction officielle de la précontrainte non adhérente du confinement.

Comparaison des procédés de construction

Planification de la gestion des solutions techniques. Selon l'ordre « solution de construction globale → solution de construction individuelle → procédure de travail », les documents d'orientation des opérations de construction ont été progressivement affinés, et des experts du secteur ont été invités à mener une expertise des solutions de construction, garantissant ainsi le caractère scientifique, sûr et maîtrisable des solutions de construction. Il en a finalement résulté un ensemble systématique de solutions techniques et d'instructions de travail pour la construction de la précontrainte non adhérente du confinement du bâtiment réacteur, constamment synthétisées et optimisées au cours de l'exécution.

La planification de la construction de la précontrainte non adhérente du confinement du bâtiment réacteur des unités 7 et 8 de la centrale nucléaire de Tianwan a permis d'élaborer 1 solution de construction globale, 10 solutions de construction individuelles et 11 procédures de travail, garantissant que toutes les opérations de construction de la précontrainte non adhérente disposent de documents d'orientation et de règles à suivre.

2. Résolution des difficultés et percées techniques

Au cours de la construction, la gestion technique a été pilotée par les objectifs, les problèmes et les résultats ; l'équipe a utilisé l'outil FMEA pour réaliser une analyse des modes de défaillance des opérations de construction de la précontrainte non adhérente, déterminer le nombre de priorité de risque de chaque opération, procéder à un classement quantitatif, identifier les points de risque critiques des techniques d'enfilage des torons et de préparation du coulis, se concentrer sur les problèmes clés, organiser un par un les percées techniques, passant d'une « réponse passive » aux problèmes de construction à une « prévention et contrôle scientifiques ».

Résolution des difficultés. Face à la difficulté identifiée d'enfilage des torons gainés de précontrainte non adhérente, une analyse par diagramme d'Ishikawa a permis d'identifier trois causes principales : « puissance motrice insuffisante de l'équipement, usure importante des galets presseurs en caoutchouc, frottement élevé de la gaine ». S'appuyant sur l'atelier d'innovation du projet, des percées techniques spécialisées ont été menées sur les points difficiles et les points de blocage du processus de construction.

Diagramme d'Ishikawa du problème d'enfilage

La méthode 5W1H a été utilisée pour formuler des contre-mesures aux principaux problèmes : développement d'un équipement d'enfilage non adhérent spécialisé, remplacement des galets presseurs en acier par des galets presseurs en caoutchouc résistant à l'usure, ajout d'un dispositif de lubrification par pulvérisation d'huile à l'avant de la machine d'enfilage, permettant de surmonter avec succès la difficulté de faible efficacité d'enfilage et de dommage facile à la gaine des torons gainés.

Innovation de procédé. Auparavant, le coulis de précontrainte était préparé par dosage sur site des diverses matières premières et par double malaxage, ce qui présentait les problèmes de grande fluctuation des performances du coulis, de nombreuses étapes de préparation et de faible efficacité de préparation. Les unités 7 et 8 de la centrale nucléaire de Tianwan ont, pour la première fois dans le domaine nucléaire chinois, développé et appliqué un coulis pré-mélangé prêt à l'emploi et un procédé de préparation (injection) de coulis en une seule étape, résolvant le problème de fluctuation facile des performances du coulis causé par l'instabilité de la compatibilité entre le ciment et les adjuvants dans la production sur site de coulis de ciment selon un rapport de mélange ; en même temps, l'utilisation de coulis pré-mélangé prêt à l'emploi réduit les étapes de préparation, ce procédé faisant passer le temps de préparation de 50 minutes à 10 minutes, avec une amélioration de l'efficacité de 80 %, garantissant fondamentalement la stabilité de la qualité du coulis et la continuité de l'injection.

Comparaison des procédés de préparation du coulis

Innovation technologique. En raison de l'ajout d'un réservoir d'eau externe au type de réacteur VVER-1200, les traversées s'étendant du dôme interne ont empêché la plateforme de pré-tension de fonctionner jusqu'au dôme, affectant le déplacement des vérins de grande tonnage soulevés avec la plateforme de mise en tension. Pour résoudre ce problème, l'équipe de projet a proposé de manière innovante le procédé de « mise en tension individuelle ». Ce procédé a non seulement résolu le problème de levage des vérins de grande tonnage, mais a également permis le découplage entre la construction de la précontrainte et celle du dôme externe, permettant la construction du dôme externe pendant la mise en tension de la précontrainte, résolvant la difficulté d'espace limité pour la mise en tension après la construction du dôme externe, et réalisant la mise en tension individuelle des torons dans un espace exigu, créant une fenêtre précieuse de 4 mois d'avance pour la construction du dôme externe.

Effets de mise en œuvre et synthèse des résultats

L'équipe de projet a systématiquement organisé et synthétisé les technologies clés de la construction de la précontrainte non adhérente, formant une série de résultats scientifiques et technologiques. En novembre 2024, le résultat scientifique et technologique « Recherche sur les technologies clés de la construction de la précontrainte non adhérente du confinement des centrales nucléaires » formé sur la base de ce projet a été expertisé par des experts organisés par l'ancien département de la science, de la qualité et du numérique du groupe CNNC, la technologie globale atteignant le niveau international de pointe. En novembre 2025, la recherche et l'application de la technique de construction de la précontrainte non adhérente du confinement du bâtiment réacteur a remporté le troisième prix du Prix de la technologie de la qualité (prix de projet) 2025 de l'Association chinoise pour la qualité.

Après l'achèvement des travaux de mise en tension de la précontrainte de l'unité 8, la construction de la précontrainte non adhérente du confinement du bâtiment réacteur est devenue une application mature et généralisable, accumulant une expérience précieuse pour les unités du même type. Les résultats formés par cette technologie, tels que la méthode de construction « injection de coulis avant mise en tension », l'application de coulis prêt à l'emploi, la méthode de construction simultanée de la précontrainte et du dôme de l'enceinte externe, etc., ont une large valeur de promotion et d'application dans le secteur. Le projet a obtenu 7 brevets d'utilité et brevets d'invention.

Point d'innovation 1 : L'équipe de projet a maîtrisé avec succès le procédé central de la précontrainte non adhérente « injection de coulis avant mise en tension » ; par l'ajustement de l'ordre logique de la construction de la précontrainte, elle a appliqué pour la première fois dans le domaine nucléaire chinois la méthode de construction simultanée de la précontrainte et du dôme de l'enceinte externe, adoptant le procédé de mise en tension individuelle pour la mise en tension des câbles horizontaux du dôme, réalisant le découplage entre la construction du dôme de l'enceinte externe et celle de la précontrainte, offrant une fenêtre de 4 mois d'avance pour la construction de la structure du dôme de l'enceinte externe, et posant les bases de l'achèvement dans les délais du réservoir d'eau passif situé au-dessus du dôme. En même temps, cette technologie dispose des fonctions de surveillance de la contrainte des câbles, de mise en tension complémentaire, de relâchement et d'ajustement des câbles ainsi que de remplacement pendant la période d'exploitation de la centrale nucléaire, fournissant un support technique pour la prolongation de la durée de vie de la structure de la centrale nucléaire.

Point d'innovation 2 : Pour la première fois dans le confinement du bâtiment réacteur d'une centrale nucléaire en Chine, un nouveau coulis pré-mélangé composite prêt à l'emploi et un procédé de préparation (injection) de coulis en une seule étape ont été développés avec succès, réalisant la formation en une seule injection, avec une efficacité de préparation du coulis augmentée de 80 %. La validation par essais de coulis a montré une bonne compacité du coulis dans les conduits, une résistance précoce élevée, et tous les indicateurs techniques satisfaisant aux exigences de conception.

Point d'innovation 3 : Une méthode de mesure précise du coefficient de frottement des conduits de précontrainte a été développée, simplifiant le processus d'essai de frottement, avec des résultats de mesure plus précis et plus proches des conditions réelles, garantissant la réussite de l'essai du premier coup et évitant les risques de sécurité et les pertes de coûts liés au relâchement et aux essais secondaires causés par des données de mesure inexactes.

Point d'innovation 4 : Des équipements, dispositifs et méthodes de construction de la précontrainte non adhérente ont été développés, résolvant le problème de dépendance aux importations pour les équipements de construction de la précontrainte non adhérente du confinement du bâtiment réacteur, et ont été pleinement validés lors de la construction, pouvant totalement remplacer les équipements importés.

Synthèse et perspectives

La pratique de gestion de la construction de la précontrainte non adhérente du confinement du bâtiment réacteur des unités 7 et 8 de la centrale nucléaire de Tianwan est une exploration réussie ayant pour cadre le modèle de performance d'excellence, pour cœur l'innovation technologique et pour moyen la gestion fine. En ancrant les objectifs stratégiques, en construisant une organisation intégrée et pénétrante, en établissant un système d'évaluation quantitatif et en optimisant continuellement les processus clés, elle a non seulement surmonté les nombreuses difficultés apportées par la « nouvelle technologie de premier réacteur » et achevé avec une haute qualité les tâches de construction du projet, mais a également formé un ensemble d'expériences de gestion de construction de structures spéciales complexes reproductibles et généralisables.

En regardant vers l'avenir, cette pratique de gestion fournit trois enseignements importants pour la construction ultérieure de centrales nucléaires et les grands projets : premièrement, persévérer dans la fusion profonde entre le guidage stratégique et l'innovation technologique, en pilotant les percées fondamentales par la conception au plus haut niveau ; deuxièmement, construire une plateforme de collaboration intégrée, briser les barrières organisationnelles et réaliser l'optimalisation de l'allocation des ressources ; troisièmement, intégrer le concept de performance d'excellence dans la gestion quotidienne, en pilotant les décisions par les données et en guidant l'amélioration par les indicateurs, en poursuivant continuellement l'excellence. Ce résultat de pratique contribuera une force importante à la promotion du développement standardisé, lean et international de la technologie de construction nucléaire de notre pays.