Etude du comportement thermomécanique de matériaux céramiques sous irradiation solaire concentrée : développement expérimental et modélisation

par Yasmine Lalau

Thèse de doctorat en Energétique et Génie des Procédés

Sous la direction de Olivier Faugeroux et de Thierry Chotard.

Le président du jury était Jacques Poirier.

Le jury était composé de Jacques Poirier, Benoit Rousseau, Pascal Reynaud, Bernard Claudet, Marc Huger, Gabriel Olalde.

Les rapporteurs étaient Benoit Rousseau, Pascal Reynaud.


  • Résumé

    Parmi les technologies disponibles de production d’électricité décarbonée et compétitive, les centrales solaires à concentration ponctuelle permettent d’atteindre les meilleurs rendements. Le développement commercial est actuellement orienté vers les tours à récepteur tubulaire ou surfacique. L’enjeu majeur consiste à faire fonctionner ces récepteurs à des températures supérieures à 800°C de manière cyclique, ce qui nécessite l’emploi de matériaux à hautes performances stables dans le temps. Les alliages ou céramiques réfractaires présentent des propriétés adaptées, mais l’évolution de leur endommagement est encore mal connue. Afin d’étudier ce comportement, un dispositif expérimental basé sur la technique d’émission acoustique a été développé. Cette technique permet d’estimer in situ la sévérité, le type, et la position d’un endommagement. Une méthode de test originale a été élaborée de manière à identifier une stratégie expérimentale de vieillissement pertinente.

  • Titre traduit

    Thermomechanical behaviour of materials submitted to concentrated solar irradiation : experiments and model


  • Résumé

    Among the available technologies for carbon-free and competitive electricity production, solar tower power plants can achieve the best efficiency. Commercial development is currently focused on tubular or surface receivers, as they allow a low-intricacy design. The major challenge is to cyclically operate these receivers at temperatures above 800°C, which involves the use of durable and high performance materials. Refractory alloys and ceramics have adequate properties, but their damage evolution under these specific conditions is still poorly understood. An innovative set up based on the acoustic emission technique has been designed and realized with a view to scrutinize these materials in situ behavior. Indeed, acoustic emission enables to estimate the severity, the type, and the position of a damage appearing under concentrated solar irradiation tests. Besides, an original numerical method has been developed to identify the suitable test conditions for relevant experimental aging.

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