Ténacité de gaines de combustible nucléaire en Zircaloy-4 en cas de fissuration différée par hydruration (DHC)

Fracture toughness of Zircaloy-4 claddings in case of delayed hydride cracking (DHC)

• Auteur / Autrice : Pierrick Francois
• Direction : Jacques Besson
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 19/10/2020
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre des Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : SIMS - Simulation des matériaux et des structures - MAT
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Mines Paris-PSL

Mots clés

Mots clés libres

Fissuration différée par hydruration

Ténacité

Zircaloy-4

Eléments finis

Zone cohésive

Delayed hydride cracking

Fracture toughness

Zircaloy-4

Finite element

Cohesive zone model

Résumé

Objectifs de la thèse : Les objectifs sont d'une part de propager de façon contrôlée une fissure de DHC dans une gaine, d'autre part d'approfondir la compréhension du phénomène de DHC sur deux nuances d'alliage de zirconium (Zy-4 et M5), et enfin de modéliser cette fissuration par un couplage des phénomènes de diffusion et de mécanique selon deux sens de propagation (axial et radial), pour différents paramètres d'intérêt (température, dose d'irradiation, concentration en hydrogène, …). Les enjeux scientifiques majeurs résident dans la détermination d'une valeur de ténacité pertinente sur un produit mince, ainsi que dans la caractérisation fine des mécanismes de diffusion de l'hydrogène, de précipitation des hydrures et d'endommagement à l'échelle de la microstructure.

The aims of the thesis are : - To control a DHC crack's propagation in a sheaths. - To permit a deeper understanding of DHC on 2 zirconium shades (Zy-4 and M5). - To modelise the cracking with a coupled model (chemical and mechanical)in axial and radial propagation, for differents parameters as temperature, irradiation amout or hydrogen concentration. The scientifics issues concerns the determination of a relevant value of tenacity for thin products and also the identification of delayed hydride mechanisms, hydride precipitation and microstructures damages.