Approche variable interne de fluage et recristallisation des alliages en zirconium

par John Dunlop

Thèse de doctorat en Science et génie des matériaux

Sous la direction de Yves Bréchet.

Soutenue en 2005

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les gaines nucléaires en Zircaloy-4 constituent la barrière primaire protégeant l'environnement externe des pastilles de combustible et des produits de fission. Cette thèse a pour objectif une meilleure compréhension du comportement thermomécanique du Zirca-loy-4 au cours des périodes transitoires de transport et d'entreposage des assemblages de combustibles usagés. Un premier modèle couplé de restauration et de germination-croissance des grains a été développé qui permet de reproduire le comportement du Zircaloy-4 observé expérimentale-ment au cours des étapes de restauration et de recristallisation. Il permet de prédire les dé-formations et les températures critiques en condition isotherme ainsi que le comportement du Zircaloy-4 au cours d'étapes de recristallisation en conditions anisothermes. Un second modèle à variables internes de type Kocks-Mecking-Estrin a été développé dans le but d'introduire le durcissement cinématique associé aux contraintes d'incompatibilité en-tre les grains. Un modèle de désépinglage des dislocations mobiles a été couplé, permettant de décrire le pic d'écoulement dans le matériau complètement recristallisé. Ce couplage permet de reproduire les essais expérimentaux de fluage et en traction à vitesse constante, réalisés sur du Zircaloy-4 détendu ou recristallisé. Les interactions élastiques entre l'hydrogène en solution solide et les dislocations ont été examinées en utilisant le modèle développé par Château et al. . L'écrantage élastique a pu ainsi être introduit dans les modèles d'évolution de la microstructure et de déformation plas-tique développés. Les résultats obtenus sont en accord qualitatif avec les résultats expéri-mentaux obtenus.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Internal variable approach to creep and recrystallisation of zirconium based alloys


  • Résumé

    Zircaloy-4 fuel cladding is the primary barrier between nuclear fuel pellets and associated fission products, and the external environment. Though the behaviour of Zircaloy-4 during service has been thoroughly studied, the response of cladding after service, particularly dur-ing transport and temporary storage, is less well understood. For the different scenarios that have been proposed for storage of spent fuel, some may induce transients in temperatures and stresses owing to residual thermal power within the fuel pellets. To ensure cladding in-tegrity during these transients it is desirable to be able to predict the microstructural and me-chanical response under these conditions. This thesis has two aims. These are: firstly, to develop a model describing the plastic de-formation of Zircaloy-4 under the conditions expected after service, and secondly, to develop a model describing the microstructural evolution expected at higher temperatures. A coupled model for recovery, nucleation and growth of recrystallisation, is developed and is applied to isothermal data of recovery and recrystallisation of Zircaloy-4. The model successfully pre-dicts critical strains and temperatures for recrystallisation and can describe recrystallisation kinetics under non-isothermal conditions. The internal variable plasticity model of Kocks, Mecking and Estrin is modified to include kinematic hardening associated with the develop-ment of incompatibility stresses between the grains, and applied to the plastic deformation of Zircaloy-4. A model for unpinning of mobile dislocations is developed to describe the yield point seen in fully recrystallised material. This is successful in describing th

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( xix-242 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 171-196

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0055
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0055/D
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