Analyse de la précipitation dans les aciers renforcés par dispersion d'oxydes pour le gainage des réacteurs de 4eme génération

par Gabriel Spartacus

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Alexis Deschamps et de Joël Malaplate.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (laboratoire) depuis le 02-10-2017 .


  • Résumé

    Des études sont menées au Service de Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA) du CEA sur le gainage combustible pour les réacteurs nucléaires de quatrième génération refroidis au sodium (RNR-Na). En effet les conditions de fonctionnement prévues nécessitent de développer de nouvelles nuances. Les alliages renforcés par dispersion d'oxydes nanométriques (ODS : Oxide Dispersion Strengthened) sont envisagés pour leur bonne résistance au gonflement sous irradiation, et leur tenue au fluage à haute température améliorée notamment par la présence des nanoparticules. Ces nanoparticules résultent de l'élaboration de ces matériaux par métallurgie des poudres. Ce sujet porte sur l'analyse de ces précipités car une meilleure compréhension de la formation des précipités ainsi que de leur rôle sur la microstructure finale pourrait permettre de mieux maitriser la gamme d'élaboration et/ou à minima de la contrôler en termes de précipitations. Il vise à : •apporter des éléments de compréhension sur l'évolution de la précipitation (étape d'apparition, cinétique de formation, évolution de la composition chimique, …) et de la microstructure lors du chauffage et de la consolidation de ces aciers ODS, •à partir des nuances de différentes compositions chimiques sous forme de poudres et/ou de poudres consolidées à froid, •par le biais d'un couplage entre expérimentation (analyses des cinétiques de précipitation et d'évolution du ratio Y/Ti lors de recuit in situ en Diffusion des rayons X aux Petits Angles - caractérisations de la précipitation en Diffusion aux Neutrons aux Petits Angles, Microscopie Electronique en Transmission, … - analyse de l'évolution de la microstructure en Diffraction des Rayons X sur le synchrotron Soleil et caractérisations Microscopie Electronique à Balayage couplée à des analyses en Electron Back-Scatter Diffraction, …) et modélisation (modèles de thermocinétiques de précipitation …).

  • Titre traduit

    Precipitation analysis of oxide dispersion strengthened steels for 4th generation reactor cladding


  • Résumé

    Studies are carried out in the Service de Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA) from CEA on fuel cladding for the 4th generation of Sodium cooled Fast nuclear Reactors (SFR). Indeed, the operating conditions imply to develop new materials. Alloys strengthened by nano-size oxide dispersion (ODS as Oxide Dispersion Strengthened) are candidate thanks to (i) their good swelling resistance under irradiation and (ii) their high temperature creep strength improved notably by nanoparticles. These nanoparticles results from the material elaboration by powder metallurgy. This project deals with the precipitates analysis. Indeed, a better understanding of the precipitates formation and of their role on the final microstructure would allow controlling the process range and/or at least controlling the obtained precipitation. It aims at: •giving understanding of the particles evolution (apparition step, formation kinetic, chemical composition evolution…) and microstructure evolution during annealing and consolidation of ODS steels, •of different chemical compositions grades initially as powder and/or cold consolidated powder, •by coupling experiments (analysis by Small Angle X-Ray Scattering of the precipitation kinetic and Y/Ti ratio evolution during in situ heating – precipitation characterization by Small Angle Neutron Scattering, Transmission Electron Microscopy… - analysis of the evolution of the microstructure by X-Ray Diffraction on Soleil synchrotron and characterizations by Scanning Electron Microscopy coupled with Electron Back-Scatter Diffraction analyses) and modeling (precipitation thermos-kinetic models…).