Etude couplée MET - EELS du carbone deutéré : application à la rétention du combustible dans les tokamaks

par Nicolas Bernier

Thèse de doctorat en Matériaux, microélectronique et nanosciences

Sous la direction de Ahmed Charaï.

Soutenue en 2007

à Aix-Marseille 3 .

  • Titre traduit

    TEM and EELS study of deuterated carbon : application to the fuel retention in tokamaks


  • Résumé

    Afin de mieux comprendre le problème de la rétention de deutérium (D) dans les composites C/C (CFC), qui sont les matériaux exposés-au plasma dans Tore Supra (TS), nous avons développé une méthodologie fondée sur le couplage des techniques MET-EELS, permettant une caractérisadon structuro-chimique à l'échelle locale. Ce développement comporte i) une optimisation, sur des bases théoriques, de la quantification de la fraction sp2 par EELS sur des carbones purs il) un transfert de cette quantification des couches de carbone amorphe deutéré iii) une validation, sur des carbones graphités, du découplage MET-EELS pour la détection de faibles concentrations de D implanté. Les résultats issus de la caractérisation par MET-EELS du CFC après exposition plasma montrent que les sites de rétention en D localisés en profondeur correspondant à de larges fissures (~ 3 [micro]m) entre matrice et fibres. Le bilan de particules réalisé dans TS est revu à la lumière de ce mécanisme de piégeage.


  • Résumé

    We developed a methodology, based on the combination of TEM and EELS techniques, for a structural and chemical characterization, at a high spatial resolution, of a wide range of carbon materials. We i) optimized, in the framework of theoritical models, the sp2 fraction quantification from pure carbons by EELS ii) transferred this quantification to deuterated amorphous carbon layers iii) showed, from graphitized carbons, how the TEM-EELS combination allows to detect low concentrations of implanted D. DUe to the accomplishment of these developments, we applied our approach to the study of D retention in composites C/C, which are the plasma-facing materials in TS. We showed that specific localized retention sites correspond to relatively large (~ 3 [micro]m) cracks between fibres and matrix ; such cracks offer a simple and direct path for deuterated amorphous carbon. The particle balance performed in TS is discussed in the light of this trapping mechanism.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (iv-177 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. Saint-Jérôme). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 200069190
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