Matériaux des tubes de gainage pour réacteurs à eau pressurisée

Les principes de fonctionnement et de conception des réacteurs de type REP imposent au combustible des contraintes concernant la nature des matériaux utilisés et leur géométrie. Les matériaux sont sélectionnés pour permettre au combustible de respecter les critères de conception et de sûreté.

Deux grandes classes de matériaux interviennent dans la fabrication des éléments combustibles : les céramiques et les alliages métalliques. Ces matériaux étant soumis à des conditions de fonctionnement très sévères, leur justification, dans les conditions de service actuelles et à venir exige :

• une connaissance approfondie des phénomènes qui se développent dans ces matériaux sous irradiation ;

• une analyse des conséquences sur les performances ;

• une mise en place de contrôles de fabrication exhaustifs et rigoureux.

Les composants subissent des sollicitations thermiques, mécaniques et chimiques, et leurs propriétés peuvent être modifiées par le bombardement neutronique (voir [BN 3 760]). De plus, les phénomènes qui gouvernent le comportement des matériaux peuvent limiter ces performances. En effet, les matériaux utilisés pour les composants des assemblages combustibles des REP ont été sélectionnés suivant les critères généraux inhérents à la production d'énergie nucléaire et, plus particulièrement, les matériaux métalliques doivent avoir certaines caractéristiques, développées plus loin.

Les fonctions majeures du tube de gainage, qui constitue la première barrière, sont multiples. De ce fait, ce composant doit répondre à des critères d'exigence spécifiques.

À base d'alliages Zirconium, classés en quatre grandes familles, nous aurons l'occasion de mieux les connaître, au fil de la lecture de ce dossier consacré aux matériaux réservés aux réacteurs de puissance à eau pressurisée (REP).