Etude des mécanismes réactionnels entre polluants et surfaces appliquée aux réacteurs nucléaires du futur à caloporteur gaz

Study of the oxidation mechanisms between impurities and surfaces applied to the futur gas-cooled nuclear reactors

• Auteur / Autrice : Alice Duval
• Direction : Antoine Gédéon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique et chimie analytique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radioprotection

Oxydation

Inconel

Réacteurs à réfrigérant gazeux

Résumé

Dans le cadre de l’étude des matériaux pour les réacteurs de génération IV, l’alliage de base nickel Inconel 617, principal candidat pour constituer les échangeurs de chaleur dans les réacteurs à caloporteur hélium est étudié. Le travail s’articule autour de deux problématiques dans le circuit caloporteur à 850 °C : la présence d’impuretés oxydantes, qui vont poser des problèmes de corrosion, et le relâchement dans le circuit de produits de fission, qui contaminent les surfaces et posent des problèmes de radioprotection lors des opérations de maintenance et de démantèlement. Dans un premier temps, l’influence de la pression partielle en gaz oxydant sur l’oxydation de l’alliage IN617 à 850 °C été étudié en faisant varier la pression en oxygène et en vapeur d’eau entre 1. 10-5 mbar et 200 mbar. Les couches d’oxyde ont été caractérisées grâce à diverses techniques: XPS, MEB, EDS, SDL, DRX. La structure et la composition de la couche d’oxyde en fonction de la pression partielle ont été déterminées. L’influence de la pression partielle et de la vapeur d’eau sur les mécanismes de croissance de la couche ont été investigués. La deuxième partie de cette étude concerne la diffusion de l’Ag, comme simulant du produit de fission Ag110m dans l’alliage IN617 et dans la couche d’oxyde qui se forme à sa surface à 850 °C. Les profils de concentration ont pu être obtenus grâce à l’analyse des échantillons par SDL préalablement étalonnée. Ces profils de diffusion ont permis de calculer des coefficients de diffusion en volume et aux joints de grains pour la diffusion dans le métal, et un coefficient de diffusion apparent, en raison de la porosité de la couche pour la diffusion dans l'oxyde