Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Alain BARBU : CEA DMN, service de recherche en métallurgie physique
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Jean-Paul MASSOUD : EDF R&D, département matériaux et mécanique des composants
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Lire l’articleINTRODUCTION
Comme dans toute installation industrielle, les matériaux des chaudières nucléaires à eau sous pression (REP) sont soumis en service à des sollicitations de nature mécanique, thermique ou chimique, pour des durées de fonctionnement particulièrement longues : 40 ans, voire 60 ans. De manière plus spécifique, les matériaux les plus proches du combustible nucléaire sont soumis à un intense bombardement de particules (principalement neutrons) provenant des réactions nucléaires du cœur.
Les endommagements qui sont susceptibles d'en résulter sont nombreux et variés : vieillissement par irradiation (sous l'effet du bombardement neutronique), vieillissement thermique (sous l'effet de la température de fonctionnement, autour de 300 °C), amincissement par usure (sous l'effet des frottements) ou par corrosion généralisée (sous l'effet du milieu chimique), ou encore corrosion sous contrainte, etc.
La compréhension du comportement des matériaux du cœur des réacteurs au cours du fonctionnement dans des conditions parfois agressives, en particulier à cause des phénomènes d'irradiation, est donc une préoccupation majeure de l'industrie nucléaire et leur prévision sur de très longues périodes une nécessité.
Les principaux modes de dégradation hors irradiation et sous irradiation de ces matériaux seront décrits dans la suite du texte ainsi que les moyens de prévision de leur comportement à l'aide de modèles à base physique.
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Structures, composants et matériaux
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6. Perspectives
L'un des principaux défis de la science des matériaux d'aujourd'hui est de doter l'industrie électronucléaire d'une modélisation prédictive des performances des matériaux qu'elle utilise. En effet, l'allongement projeté de la durée de vie du parc nucléaire, le stockage des déchets radioactifs à vie longue, le développement de réacteurs de nouvelle génération, exigent la mise en œuvre de moyens puissants et robustes de prévision du comportement à long terme des matériaux. Il est impossible de fonder ces prévisions sur une base exclusivement expérimentale et empirique, et il faut développer des modèles prédictifs très fiables. Pour être robustes, ces modèles doivent être fondés sur une base physique, autant que possible celle où la physique est la plus sûre, qui est souvent mais pas exclusivement l'échelle atomique, et cette modélisation doit être étroitement couplée avec l'expérimentation.
Les perspectives qui s'ouvrent pour les années à venir vont dans le sens de méthodes de caractérisation de plus en plus précises et d'outils de modélisation prenant en compte de mieux en mieux la complexité des matériaux et des sollicitations réelles.
L'étude des effets de l'irradiation aux neutrons est rendue difficile, longue et coûteuse à cause des problèmes posés par l'activation et la nécessité de travailler en « laboratoire de haute activité ». C'est pourquoi on cherche à utiliser d'autres moyens d'irradiation [5] : accélérateurs d'ions et d'électrons, microscope électronique à haute tension..., pour étudier plus facilement les mécanismes et pour les accélérer. Le problème principal qui se pose est la représentativité de telles irradiations. Le couplage de la modélisation avec l'expérimentation est alors indispensable pour valider les extrapolations en fonction de la durée, de la température, du flux, du débit de dose, de la nature et de l'énergie des particules incidentes : seule la modélisation permet de déduire avec une certaine vraisemblance le comportement sous flux de neutrons à partir du comportement observé de particules chargées comme les ions ou les électrons.
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Perspectives
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DESGRANGES (C.) - Compréhension et prédiction du comportement sous irradiation neutronique d'alliages absorbants à base d'argent - . Rapport CEA-R-5805 (1998).
-
(2) - AKAMATSU (M.), al - L'irradiation de la cuve : un phénomène sous surveillance - . Revue Générale Nucléaire No 6, Novembre-Décembre 1993, pp. 391-397.
-
(3) - FRELY (E.) - Étude des interactions entre effets d'irradiation et effets d'ordre chimique dans les alliages ternaires Ni-Cr-Fe - . Rapport CEA-R-5756 (1997).
-
(4) - LEMAIGNAN (C.) - Science des Matériaux pour le nucléaire - . Collection Génie Atomique. EDP Sciences (2004).
-
(5) - ZAOUI (A.), coll - Matériaux du nucléaire - . Rapport sur la Science et la Technologie no 5, juillet 2000. Académie des Sciences. Éditions TEC et DOC.
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(6)...
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