Thèse soutenue

Conséquences des interactions physico-chimiques résultantes de l'utilisation d'un matériau composite SiC/SiC dans un environnement caractéristique des réacteurs nucléaires du futur
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Auteur / Autrice : James Braun
Direction : Fanny Balbaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie physique et chimie analytique
Date : Soutenance le 09/10/2014
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 : CEA Saclay
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cédric Sauder, Yann Le Petitcorps, Michel Vilasi, Gilbert Fantozzi, Jean-Claude Nièpce, Bernard Tribollet, Christine Guéneau

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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L’apparition de fibres de SiC de haute pureté au cours des années 1990 a permis de considérer leur utilisation dans les réacteurs nucléaires en tant que renfort des composites à matrice SiC, dits composites SiC/SiC. Envisagés en tant que matériau de cœur des réacteurs du futur (SFR, GFR) et en remplacement des gaines en zirconium des réacteurs REP, la compatibilité thermochimique du SiC et des composites SiC/SiC avec l’environnement de tels réacteurs a été examinée. Des traitements thermiques en systèmes ouvert et fermé entre le SiC et l’UO2 ont montré une réactivité marquée au-delà de 1200°C avec la formation principalement de CO et de siliciures d’uranium dans la phase condensée, voire l’apparition d’une phase liquide entre 1500 et 1650°C. L’exposition au sodium liquide à 550°C jusqu’à 2000h a été étudiée en fonction de la concentration en oxygène. Une amélioration des propriétés mécaniques des composites SiC/SiC fabriqués pour cette étude (déformations et contraintes à rupture plus importantes) a été mise en évidence après immersion quelle que soit la concentration en oxygène du sodium liquide. Enfin, les compositions et les cinétiques de croissance des zones de réaction du SiC avec le niobium et le tantale (métaux utilisés pour assurer l’étanchéité d’une gaine en composite SiC/SiC) ont été mesurées entre 1050 et 1500°C.