Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le bon fonctionnement des installations nucléaires civiles nécessite la maîtrise des problèmes soulevés par le comportement des matériaux utilisés pour leur construction. Par rapport à d’autres domaines, les conditions du nucléaire sont spécifiques sur deux points particuliers : l’irradiation et ses effets sur les propriétés des matériaux qui y sont exposés ; les longues durées en jeu qui nécessitent une prévision du comportement des matériaux à long, voire à très long terme.
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Jean-Marie GRAS : Ingénieur ENSCP, Docteur-ingénieur - Ancien cadre du département Étude des matériaux - EDF Recherche et Développement
INTRODUCTION
La rubrique Matériaux pour le nucléaire présente les principaux matériaux utilisés dans les installations nucléaires civiles, notamment dans les réacteurs. En premier lieu, ce sont les matériaux de l'assemblage combustible, dont la tenue doit être adaptée à la durée de séjour du combustible en réacteur, cette durée étant un facteur important de l'exploitation du réacteur et de son économie. Une part importante est consacrée aux matériaux des structures des réacteurs nucléaires, à leur comportement sous irradiation et aux problèmes de corrosion des métaux.
La rubrique présente aussi les matériaux utilisés ou envisagés dans le cycle du combustible nucléaire, notamment pour le conditionnement des déchets.
Le présent article constitue une introduction générale à cette rubrique Matériaux du nucléaire. Il a pour objet de montrer, sans souci d'exhaustivité, la grande diversité et la complexité des problèmes métallurgiques et de vieillissement qui interviennent sur les matériaux utilisés tant sur les réacteurs que sur les équipements du cycle du combustible nucléaire.
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MOTS-CLÉS
irradiation réacteur nucléaire déchets nucléaire vieillissement corrosion combustible alliages de nickel
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2011 par Jean-Marie GRAS
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Spécificités du nucléaire – conséquences pour les matériaux1. Préambule
1.1 Importance du choix des matériaux dans le nucléaire
Toute technologie repose sur le choix de matériaux appropriés. Plus que d'autres secteurs, l'industrie nucléaire doit se soucier de maîtriser les problèmes de matériaux que posent son fonctionnement et son développement, à la fois pour des raisons économiques et pour atteindre au plus haut niveau de sûreté et de fiabilité. Cette nécessité est renforcée par les facteurs propres au nucléaire : influence de l'irradiation, température élevée de fonctionnement des réacteurs, difficulté d'accès aux zones contaminées pour réparation, contact avec des milieux chimiques qui ne sont pas utilisés dans d'autres industries, sollicitations mécaniques et thermiques particulières, pendant de très longues durées.
Consommatrice d'une grande diversité de matériaux, l'industrie nucléaire se doit ainsi d'accorder une importance et une exigence particulières à la maîtrise, d'un bout à l'autre de son cycle, des propriétés d'usage des matériaux qu'elle utilise et de leur évolution. Il importe de prévoir leur tenue ou leurs propriétés sur des échelles de temps allant de quelques années, ou dizaines d'années pour les uns (réacteurs nucléaires, usines du cycle du combustible), jusqu'à des durés séculaires ou multimillénaires pour d'autres (stockage des déchets nucléaires).
HAUT DE PAGE1.2 Vieillissement des matériaux
Certains phénomènes ont été bien pris en compte à la conception (par exemple, la fragilisation de l'acier des cuves des REP sous l'effet du rayonnement neutronique, ou encore la corrosion généralisée des gaines de combustibles), mais il importe de vérifier au fil du temps que la dégradation du matériau est bien celle attendue.
En revanche, d'autres phénomènes n'ont pas été correctement prévus au départ et sont apparus au bout de milliers d'heures de service : par exemple, la fissuration par corrosion sous contrainte d'alliages de nickel en contact avec le milieu primaire des REP [BN 3 755] (tubes de générateurs...
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Préambule
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - POINSSOT (C.), FILLET (C.), GRAS (J.-M.) - Post-containment performance of geological repository systems : source-term release and radionuclide migration in the near- and far-field environments. - In Geological repository systems for safe disposal of spent nuclear fuels and radioactive waste, Woodhead Publishing Ltd, p. 421-493 (2010).
-
(2) - GILBON (D.), SIMONOT (C.) - Effects of irradiation on the microstructure of zircaloy-4, zirconium. - In the Nuclear Industry, 10th International Symposium, ASTM STP, 1245, p. 521-548 (1994).
-
(3) - DORIOT (S.), GILBON (D.), BÉCHADE (J.-L.), MATHON (M.-H.), LEGRAS (L.), MARDON (J.-P.) - Microstructural stability of M5TM alloy irradiated up to high neutron fluences. - In Zirconium in the Nuclear Industry, 14th International Symposium, Stockholm, ASTM STP 1467, p. 175-203 (2004).
-
(4) - COX (B.) - Environmentally-induced cracking of zirconium alloys. - A review, J. of Nuclear Materials, 170, p. 1-23 (1990).
-
(5) - YVON (P.), CARRÉ (F.) - Structural materials challenges for advanced reactor systems. - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Journal of Nuclear Materials, Elsevier http://www.journals.elsevier.com/journal-of-nuclear-materials
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