Approche ab initio de processus d'oxydation du zircaloy-4

par GERALD JOMARD

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Alain Pasturel.

Soutenue en 2000

à Grenoble 1 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Ce travail de these s'inscrit dans le cadre de l'etude de la corrosion des gaines de combustible dans les reacteurs a eau pressurisee. Parmi les alliages de zirconium destines au gainage, nous nous sommes plus particulierement interesses au zircaloy-4 pour lequel, le fer et le chrome, elements d'addition insolubles dans zr, forment des precipites intermetalliques. Le but de notre etude est de justifier de facon theorique le role de la concentration en fer remise en solution dans le metal comme dans l'oxyde (zircone) sur le processus d'oxydation des gaines sous irradiation. Pour ce faire, nous nous sommes tournes vers des calculs de structure electronique bases sur la theorie de la fonctionnelle de la densite et plus particulierement vers la technique des pseudopotentiels. Nous avons travaille en collaboration avec g. Kresse et j. Hafner de l'institut de physique des materiaux de l'universite de vienne qui nous ont fourni leur code vasp (vienna ab inito simulation package). Apres une rapide etape de validation de notre outil de calcul, nous avons entrepris l'etude des premiers stades de l'oxydation de la surface (0001) de - zr. En couplant des calculs statiques a des calculs dynamiques, nous avons clairement montre la possibilite pour l'oxygene moleculaire de se dissocier et d'oxyder le metal a la fois sous la surface et sur la surface. Nous avons enfin utilise notre outil numerique pour aborder le probleme technologique qui est a l'origine de ce travail. Nos conclusions sont les suivantes : la sous-stchiometrie peut expliquer a elle seule la stabilisation des phases hautes temperatures de la zircone (structures quadratique et cubique) ; cette stabilisation est plus nette dans le cas ou les lacunes sont chargees ; le dopage au fer ne participe pas directement a la stabilisation des phases quadratique et cubique, mais peut y contribuer indirectement en favorisant la formation de lacunes d'oxygene dont l'effet stabilisant a ete demontre.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (178 p.)
  • Annexes : 204 ref.

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