Thèse soutenue

Etude du comportement de l'hélium dans les structures cubiques centrées pour les nouvelles générations de réacteurs nucléaires : approche expérimentale dans le cadre de matériaux modèles
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Auteur / Autrice : Sofia Maria Gorondy Novak
Direction : Hélène Lefaix-JeulandFrédéric Prima
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 23/11/2016
Etablissement(s) : Paris 6
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École nationale supérieure de chimie (Paris) - Service de recherches de métallurgie physique (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 201X-2023)
Jury : Président / Présidente : Philippe Barboux
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Philippe Couzinie, Aurélien Debelle, Philippe Vermaut
Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-France Barthe, Thierry Angot

Résumé

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La présence de l’hélium induite par le fonctionnement des futurs réacteurs à neutrons rapides et à fusion dans les matériaux de cœur peut entrainer une dégradation de leurs propriétés mécaniques (durcissement, gonflement, fragilisation). Pour poursuivre le développement des alliages de structure, il est nécessaire d’acquérir une meilleure compréhension de l’interaction entre l’He et les structures métalliques donc le point en commun est de comporter comme métal de base un élément de cristallographie cubique centrée (CC), notamment le fer et le vanadium.L’implantation ionique d’ions 4He a été utilisée pour simuler les effets d’endommagement liés à l’insertion d’He, la création des défauts ponctuels (lacunes, interstitiels) et la formation des amas hélium-lacunes dans les futurs réacteurs. L’évolution du comportement de l’He dans le fer et le vanadium purs a été mise en évidence tant du point de vue de la nature des sites de piégeage que du point de vue des mécanismes de migration de l’He et de germination et croissance de bulles associés, en s'appuyant sur un couplage original de techniques. Les résultats obtenus mettent en avant une différence de comportement entre les deux métaux CC, bien que certains mécanismes impliqués soient similaires. Les défauts microstructuraux, notamment les joints de grains, et la concentration d’He implantée (fluence) joueront des rôles clés sur le comportement de l’He à haute température.Les données expérimentales acquises couplées avec des méthodes de simulation serviront de point de départ pour développer une approche cinétique et thermodynamique du comportement de l’He dans les éléments constitutifs des alliages d’intérêt nucléaire.