Evolutions microstructurales des alliages de zirconium sous irradiation liens avec le phenomene de croissance

Microstructural evolutions of zirconium alloys under irradiation link with the irradiation growth phenomenon

• Auteur / Autrice : Claude Simonot
• Direction : Yves Quéré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Cette etude porte sur l'evolution microstructurale et la croissance sous irradiation de differentes nuances de zircaloy-4 (zr sn#1#,#2#-#1#,#7 fe#0#,#1#8#-#0#,#2#4 cr#0#,#0#7#-#0#,#1#3 o#0#,#0#9#-#0#,#1#5), alliage utilise pour les gaines et les tubes-guides des assemblages combustibles rep. Elle vise surtout a mieux comprendre le phenomene d'acceleration de croissance susceptible de se produire a forte dose dans les materiaux recristallises. Les valeurs d'allongement d'eprouvettes irradiees a 400c en reacteurs experimentaux ont etabli la realite de l'acceleration de croissance au dela d'une dose seuil. Les examens par microscopie electronique ont alors revele la presence de grandes boucles de dislocation de nature lacunaire situees dans les plans de base, ce qui constitue une configuration energetiquement defavorable dans un materiau de structure hexagonale dont le rapport c/a est inferieur a l'ideal, et une redistribution significative des elements d'addition fer et chrome par dissolution des phases zr(fe,cr)#2 initialement presentes. Dans un tube-guide fortement irradie a 320c en reacteur de puissance, on observe egalement une forte densite de ces boucles basales et une importante remise en solution de fer accompagnant l'amorphisation partielle progressive des phases de laves. Par contre, tant que la quantite de fer disponible dans la matrice est faible (debut d'amorphisation progressive a 350c ou amorphisation totale sans modification de composition a 280c), seules les boucles lacunaires et interstitielles situees dans les plans prismatiques sont observees, et la croissance conserve une vitesse stationnaire lente. Un mecanisme prenant en compte la difference d'anisotropie de diffusion (dad) des lacunes et interstitiels crees par le flux de neutrons rapides parait le plus approprie pour expliquer les correlations entre evolutions microstructurales et cinetiques de croissance. Celui-ci ne permet cependant pas de prevoir la dose necessaire a l'apparition des boucles basales responsables de l'acceleration de croissance. La conjugaison de plusieurs facteurs (dose, temperature, etat metallurgique) s'avere necessaire et le fer remis en solution joue vraisemblablement un role essentiel vis-a-vis de la stabilisation de ce type de defauts, grace a une diminution de l'energie de faute d'empilement, une modification de l'anisotropie de diffusion et une augmentation locale du rapport c/a