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23 Mayo
23/05/2019 10:00

Sciences & Société

Soutenance de thèse : Ronan HENRY

Caractérisation locale des propriétés à la rupture du combustible irradié

Doctorant :  Ronan HENRY 

Laboratoire INSA : MATEIS
Ecole doctorale : EDA034 : Matériaux de Lyon

Le combustible nucléaire UO2 des réacteurs à eau pressurisée (REP) est une céramique frittée sous forme de pastilles. Etant le siège de la réaction de fission nucléaire, il subit d’importantes modifications microstructurales quand il est irradié en centrale. En situation nominale de fonctionnement, les contraintes induites par le gradient thermique dans la pastille génèrent rapidement sa fragmentation. En situations incidentelles ou accidentelles, une fissuration supplémentaire peut arriver et avoir un impact notable sur le comportement du combustible. Les plateformes de simulation modélisent l’intégralité du comportement du réacteur, et notamment celui du combustible. Elles doivent être alimentées par des données expérimentales. Pour la fissuration du combustible dans le domaine fragile, les propriétés en rupture et leur évolution avec l’irradiation ont besoin d’être connues. Cependant, à cause de l’état de fissuration du combustible irradié, il est impossible d’y fabriquer des éprouvettes conventionnelles macroscopiques de test mécanique.
L’objectif de ce travail de thèse consistait à développer des méthodes de mesure des propriétés en rupture du combustible irradié à température ambiante. Pour cela, des essais à l’échelle microscopique ont été mis au point afin de sonder le matériau à l'intérieur des fragments de combustible. Deux types d’essais ont été étudiés. D’une part, des travaux initiés avant cette thèse, portant sur la nano-indentation, ont été complétés. D’autre part, un essai conventionnel de flexion d’éprouvettes a été transposé à l’échelle microscopique. Pour réaliser ces micro-éprouvettes, un MEB/FIB est utilisé, tandis qu’un nano-indenteur permet de les fléchir jusqu’à rupture.
Afin d’ajuster les protocoles de mesures, un matériau modèle a d’abord été utilisé : la zircone cubique ZrO2. Elle permet, dans les phases de mise au point, de s’affranchir des difficultés de mise en œuvre liées à l’environnement nucléaire. Ensuite, les méthodes de mesure ont été appliquées à un combustible vierge et à un combustible irradié en REP.

Información adicional

  • Amphi Chappe (Bâtiment Claude Chappe, TC) - Villeurbanne