Etude des défauts d'irradiation créés par implantation d'ions hélium dans une solution solide Au(Ag)

Radiation defects induced by helium implantation in a Au(Ag) solid solution

• Auteur / Autrice : Tristan Thome
• Direction : Robert Grynszpan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Sciences des matériaux . Rhéologie
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Résumé

La présence d'hélium dans les métaux peut engendrer de fortes dégradations de leurs propriétés mécaniques. Cette détérioration se produit par exemple dans les éléments combustibles des réacteurs ou dans les parois de confinement des déchets nucléaires. Cette étude a pour objectif de simuler l'évolution des défauts d'irradiation créés par implantation d'ions hélium dans les alliages mécaniques, par exemple dans les actinides soumis à l'auto-irradiation. La solution solide Au60Ag40 de point de fusion relativement bas (Tf=1313 K) a été choisie comme alliage modèle. L'évolution des populations de défauts au cours du temps est extrapolée à partir de celle observée après des traitements thermiques à températures croissantes. L'évolution des défauts dans Au60Ag40 a été suivie par spectroscopie d'annihilation de positrons. La variation de l'élargissement Doppler de la raie à 511keV peut être divisé en 3 stads attribués à la migration des défauts lacunaires, à la nucléation et à la croissance des bulles d'hélium. La mesure du temps de vie du positron indique que la nucléation aboutis à la formation de bulles de petites tailles en surpression qui provoquent des contraintes internes dans le matériau et permet d'associer à cette évolution deux énergies d'activation 0. 26+-0. 15eV et 0. 53+-0. 15eV, respectivement en deçà et au-delà de 0. 7 Tf. En analysant les modifications de profils d'implantation d'un isotope de l'hélium par la réaction nucléaire 3He(d,p)4He, nous avons déterminé un coefficient de diffusion et une énergie d'activation associés à la migration des bulles d'hélium. Le mécanisme de migration-coalescence assisté par l'apport de lacunes thermiques, qui est compatible avec les très faibles valeurs mesurées, semble être approprié pour décrire la relaxation des bulles d'hélium.