Modelling of an Ultrasonic Non Destructive Testing of metallic tubes for the nuclear activity

En matière de sûreté des réacteurs nucléaires civils, l’enveloppe métallique qui entoure la matière fissile est considérée comme une barrière de confinement primordiale. En fin de fabrication, ces gaines métalliques sont inspectées par plusieurs techniques de Contrôles Non Destructifs (CND) dont un contrôle ultrasonore. Perfectionner l’utilisation de ce contrôle est un enjeu important pour l’entreprise Framatome, aussi bien du point de vue de la qualité que de la productivité. Depuis 2010, Framatome mène un projet de recherche visant à développer un modèle numérique performant du contrôle ultrasonore des tubes gaines. Ce travail de thèse propose un modèle numérique 3D en trois étapes indépendantes avec pour but l’optimisation et la réutilisation de calculs intensifs. Un découplage entre le défaut et la pièce métallique est présenté. Le modèle proposé utilise des méthodes numériques de type semi-analytique et Différences Finies en Domaine Temporel (FDTD) pour réaliser des calculs de référence de la pièce métallique et du défaut. Un code de couplage parallélisé et optimisé est proposé pour reconstruire très rapidement les signaux ultrasonores issus de toutes les combinaisons pièce/défaut possibles. Les performances de ce modèle numérique sont évaluées par comparaison avec des signaux expérimentaux enregistrés sur un banc d’essais automatisé.Reagrding the safety of civil nuclear installations, the metallic cladding that contains the fissile material has a great significance. Before filling, each tube is controlled by means of an automated ultrasonic inspection. For the French manufacturer Framatome, improving this process can have a positive impact on both quality and productivity. Since 2010, Framatome is conducting a project for the development of a numerical model of its ultrasonic inspection. In this work we propose a 3D model based on three independent steps which allows the re-utilization of optimized calculations. This model is able to simulate the echoes recorded during the inspection of a flawed product. We present a decoupling between the calculation of the flaw diffracted field and the incident field in the pipe. Our model uses both a semi-analytical method and a Finite Difference method to assess the reference computations of several flaws and several control configurations (inspection angle). A highly parallelized coupling code is proposed to reconstruct the echo signals from the reference fields. The improvement in term of computation time is evaluated and the results are compared with experimental results measured on an automated ultrasonic bench