L'Institut de physique et de technologie de Moscou et les États-Unis développent conjointement une méthode de calcul précise de la résistance sismique des centrales nucléaires

Récemment, le centre de communication scientifique de l'Institut de physique et de technologie de Moscou (MIPT) a annoncé que des chercheurs russes et américains avaient développé conjointement une méthode permettant de calculer avec précision la résistance sismique des centrales nucléaires, capable de prendre en compte la structure non homogène du béton armé, y compris la présence d'armatures individuelles à l'intérieur des murs et du dôme. La nouvelle méthode contribue à améliorer la sécurité des centrales nucléaires en tenant compte des différences d'effets des différents types d'ondes sismiques sur le béton armé.

Alena Favorskaya, chercheuse principale au MIPT, a déclaré que l'étude identifiait explicitement les armatures métalliques comme non-homogénéités de la zone de calcul, plutôt que de les traiter de manière moyennée ; la méthode des caractéristiques de grille (grid-characteristic method) sur des maillages cartésiens et curvilignes permet de définir arbitrairement la géométrie des objets, de modifier le taux d'armature et le type de charge sismique, tout en calculant correctement les réflexions multiples des ondes élastiques à l'intérieur de la structure. Les scientifiques soulignent qu'après l'accident de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi en 2011, l'amélioration de la résistance sismique des centrales nucléaires est devenue une question clé de la sûreté nucléaire ; le coût élevé des essais sur banc a incité à obtenir des informations par la modélisation informatique.

Il est rapporté que les résultats de calculs antérieurs n'étaient pas suffisamment précis, car les propriétés d'interaction des ondes longitudinales (longitudinal wave) et transversales (transverse wave) avec le béton et l'acier diffèrent considérablement, et les armatures dans le béton jouent souvent le rôle de réflecteurs d'ondes, produisant des réflexions multiples qui n'avaient pas été suffisamment prises en compte auparavant. À cette fin, les chercheurs ont utilisé la méthode des caractéristiques de grille et ont divisé le modèle en deux types de maillages selon la géométrie des différents composants de la centrale nucléaire, économisant ainsi les ressources de calcul sans réduire la précision des calculs. Grâce à cette méthode, les scientifiques ont créé trois modèles informatiques de centrales nucléaires en béton armé avec différents taux d'armature, et ont suivi les effets de deux types d'ondes sismiques.

Les calculs ont révélé les différences de nature des effets des séismes forts et faibles sur les fondations des centrales nucléaires, et ont indiqué que les dommages causés par les ondes longitudinales et transversales présentent des caractéristiques différentes. Par exemple, les ondes transversales endommagent une surface de fondation plus grande, mais pour l'intégrité des compartiments du réacteur, les vibrations sismiques longitudinales sont plus dangereuses. Il est rapporté que la compréhension de ces différences aide à concevoir des centrales nucléaires plus fiables et à investir une quantité optimale de ressources dans la construction, améliorant ainsi la marge de sécurité des installations nucléaires dans des conditions sismiques.