Corrosion des tubes de générateurs de vapeur : effet du soufre et du plomb sur les mécanismes d'endommagement

Corrosion of steam generator tubes : effect of sulfur and lead on the damage mechanism

• Auteur / Autrice : Estelle Lagardère
• Direction : Lydia Laffont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Génie des Matériaux
• Date : Soutenance le 20/11/2025
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Inter-universitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux (Toulouse ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national polytechnique (Toulouse ; 1969-....)
• Jury : Président / Présidente : Virginie Serin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lydia Laffont, Philippe Marcus, Cécilie Duhamel, Ian de Curières, Catherine Guerre, Krzysztof Wolski, Nicolas Huin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Marcus, Cécilie Duhamel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polluants

Mécanique de l'endommagement (milieux continus)

Corrosion

Réacteurs à eau sous pression

Mots clés libres

Corrosions Sous Contrainte

Alliage base Ni

Nucléaire

Générateur de Vapeur

MET

Stress Corrosion Cracking

Ni-Based alloy

Nuclear

Steam Generator

TEM

Résumé

Afin de maîtriser les durées d'arrêts des centrales nucléaires et la dose reçue par le personnel, il est nécessaire d'identifier l'effet des produits de corrosion et plus particulièrement des polluants sur la dégradation des tubes de générateurs de vapeur (GV). L'étude a pour objectif d'analyser l'effet du plomb et du soufre présent dans le milieu secondaire des réacteurs à eau sous pression (REP) sur la susceptibilité à la corrosion sous contrainte (CSC) en peau externe des tubes de GV en alliage base Nickel (600 et 690). Les travaux porteront sur des éprouvettes issues des travaux de thèse de Jihane Ben Mohamed (thèse Mines Saint Etienne, Octobre 2021). Une étude complète de l'influence des polluants les plus néfastes (à base de Pb et de S) sur les modes de dégradation sera nécessaire en combinant diverses techniques de caractérisation. Progresser significativement sur cette compréhension des modes de dégradation lors la sollicitation des tubes, requiert d'obtenir des données pertinentes à l'échelle de l'étude pouvant aller du micromètre au nanomètre. Des techniques d'analyse fine utilisant la microscopie électronique en transmission (MET) combinée à la spectroscopie de dispersion en énergie des rayons X (EDS) et la spectroscopie de pertes d'énergie des électrons (EELS) permettront de détecter, localiser et quantifier les polluants dans la couche d'oxyde et à l'interface oxyde/métal tout au long de la fissure de CSC. L'étude de la passivité de ces alliages ainsi que leur oxydation intergranulaire en présence de polluants nécessite une approche métallurgique ainsi que des caractérisations microscopiques à différentes échelles. Ces différentes données permettront de proposer un modèle physico-chimique de l'effet du plomb et du soufre sur le mécanisme d'endommagement. Des éprouvettes en alliage 800, issues de travaux de CNL (Canadian Nuclear Laboratory), pourront être caractérisées également, à titre de comparaison et permettront de confronter le modèle proposé.

In order to control nuclear power plant shutdown times and the dose received, it is necessary to identify the effect of corrosion products and more particularly of pollutants on the degradation of steam generator (SG) tubes. The study aims to analyze the effect of lead and sulfur present in the secondary environment of pressurized water reactors (PWR) on the susceptibility to stress corrosion cracking (SCC) of the external skin of steam generator tubes made of nickel-based alloys (600 and 690). The work will focus on mini Reserve U-bends (RUB) from the PhD thesis work of Jihane Ben Mohamed (PhD thesis Mines Saint Etienne, October 2021). A complete study of the influence of the most detrimental pollutants (Pb and S based) on the degradation modes will be necessary by combining various characterization techniques. To make significant progress in understanding the degradation modes during the solicitation of the tubes, it is necessary to obtain relevant data at the scale of the study, which can range from micrometer to nanometer. Fine analysis techniques using transmission electron microscopy (TEM) combined with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and electron energy loss spectroscopy (EELS) will allow detection, localization and quantification of contaminants in the oxide layer and at the oxide/metal interface along the cracks of the SCC. The study of the passivity of these alloys as well as their intergranular oxidation in the presence of pollutants requires a metallurgical approach as well as microscopic characterizations at different scales. These different data will make it possible to propose a physicochemical model of the effect of lead and sulfur on the damage mechanism. Alloy 800 specimens, from the work of CNL (Canadian Nuclear Laboratory), will also be characterized for comparison and will allow the proposed model to be compared.