Génération et propagation d'ondes de Lamb dans les structures multiplaques : apport du retournement temporel pour le contrôle non destructif par ultrasons des cuves de réacteurs de génération IV

Generation and propagation of Lamb waves in multiplate structures : contribution of time reversal for ultrasonic non-destructive testing of generation IV reactor vessels

• Auteur / Autrice : Jean-Christophe Vallée
• Direction : Jean-François Chaix, Marie-Aude Ploix
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Acoustique
• Date : Soutenance le 05/12/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences pour l'ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMA, Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique (UMR 7031 ; CNRS, Ecole Centrale de Marseille, Aix-en-Provence) - Laboratoire d'Instrumentation, Systèmes et Méthodes LISM (CEA Cadarache)
• Jury : Président / Présidente : Claire Prada
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Matthieu Cavaro, Samuel Rodriguez, Tony Valier-Brasier, François Baqué
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Darmon, Catherine Potel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergie nucléaire

Réacteurs nucléaires

Ultrasons

Ondes de Lamb

Acoustique

Mots clés libres

Contrôle non destructif

Ondes de Lamb

Retournement temporel

Energie topologique

Non destructive testing

Lamb waves

Time reversal

Topological energy

Résumé

Les travaux de cette thèse s’inscrivent dans le contexte d’une inspection non destructive des structures internes de la cuve primaire d’un réacteur de génération IV, en utilisant des ondes de Lamb fuyantes générées à la surface de la cuve primaire. Le but est d’utiliser le retournement temporel afin de localiser des défauts dans deux plaques en acier inoxydable immergées et parallèles entre elles. La génération et de la propagation des ondes de Lamb fuyantes dans une plaque libre immergée sont d’abord étudiées, ainsi que différents outils permettant leur analyse. Dans un second temps, plusieurs méthodes d’imagerie ultrasonore sont étudiées et plus spécifiquement celles employant le retournement temporel, dont l’énergie topologique qui est ensuite appliquée sur des signaux acquis expérimentalement. Deux types de défauts (une fissure traversante représentée par le bord de la plaque et une entaille) sont détectés et localisés dans une unique plaque immergée grâce à l’énergie topologique dans le domaine temporel. Le cas de deux plaques parallèles immergées est finalement expérimenté. L’énergie topologique fréquentielle, moins coûteuse en temps de calcul permet alors de détecter le bord d’une des deux plaques selon le mode considéré

The work of this thesis is in the context of a non-destructive inspection of the internal structures of the primary vessel of a generation IV reactor, using leaky Lamb waves generated on the surface of the primary vessel. The goal is to use time reversal to locate defects in two immersed stainless steel plates parallel to each other. The generation and propagation of leaky Lamb waves in a free immersed plate are first studied, as well as different tools allowing their analysis. In a second step, several ultrasonic imaging methods are studied, and more specifically those employing time reversal, including topological energy which is then applied on experimentally acquired signals. Two types of defect (a through crack represented by the edge of the plate, and a notch) are detected and localized in a single immersed plate thanks to topological energy in the time domain. The case of two parallel immersed plates is finally experimented. The topological frequency energy, less expensive in term of computation time, allows to detect the edge of one of the two plates according to the considered mode