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Thèse soutenue

Déformation à chaud du dioxyde d'uranium polycristallin : des mécanismes microscopiques au comportement macroscopique

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Auteur / Autrice : Francine Dherbey
Direction : François Louchet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

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L'accroissement des performances du combustible nucleaire des rep passe entre autres par l'amelioration de l'aptitude au fluage du dioxyde d'uranium, de facon a reduire au maximum les risques de rupture du materiau de gainage lors de l'interaction pastille-gaine. Cette etude vise a relier le comportement thermo-mecanique macroscopique de la ceramique aux evolutions microstructurales liees a sa deformation. Des pastilles de uo 2 stoechiometrique a differentes tailles de grains entre 9 m et 36 m ont ete testees en compression aux temperatures intermediaires i. E. Voisines de t f/2, puis refroidies sous contrainte. L'endommagement se caracterise par la presence de cavitation a basse contrainte et de decohesions a forte contrainte le long des joints paralleles a l'axe de compression. Dans les grains, les dislocations s'organisent en une sous-structure cellulaire dans laquelle les sous-joints sont constitues de reseaux hexagonaux de dislocations. Dans ces conditions, la deformation du dioxyde d'uranium est decrite par un glissement aux joints de grains, principale source d'endommagement du materiau, accommode en partie par un fluage dislocationnel dans les grains. Un modele de fluage stationnaire est propose sur des bases physiques. Il tient compte des contributions a peu pres egales des deux mecanismes que sont le glissement aux joints et le fluage intragranulaire, et fait intervenir la rugosite des joints. Contrairement aux descriptions phenomenologiques utilisees jusqu'a present, ce modele conduit a une loi de fluage unique sur toute la plage de contraintes exploree, de 10 mpa a 80 mpa. La vitesse de fluage semble controlee par la migration des sous-joints de dislocations. La deformation a vitesse imposee dans l'oxyde est regie