Etude des phases solides métastable et stable de corium issus de trempe par approche multiechelle, étude d'un chemin réactionnel

Discipline

Materiaux céramiques et traitements de surface

Classification

Physique,

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Fluctuation de composition cationique, Déformations locales

Mots-clés

Corium,

Déformations (mécanique),

Rayons X -- Diffraction,

Neutrons -- Diffraction

La connaissance de l’état solide du corium prototypique issu des systèmes oxyde ternaires type U-Zr-O simulant la fusion de cœur de réacteur, est fondamentale tant du point de vue de la compréhension de la progression de l’accident grave que du démantèlement des réacteurs accidentés comme ceux de Fukushima. Il s’agit d’un matériau formé hors équilibre thermodynamique à partir de la fusion thermique du combustible nucléaire et de l’interaction avec la gaine en zircaloy à haute température (T > 2800K) et présentant une large solution solide d’oxyde d’uranium et de zirconium qui cristallise dans une structure cubique de groupe d’espace Fm3̅m. La formation des matériaux coriums et leur composition chimique sont fortement influencées par le processus de solidification et la vitesse de refroidissement. En fonction du scénario d'accident grave, différents phénomènes peuvent se produire, comme l'interaction entre le combustible et le liquide de refroidissement (ICE). La compréhension approfondie de l’influence des conditions de refroidissement et d’ICE sur la structure et la microstructure de corium prototypique solide nécessite l’utilisation de plusieurs approches expérimentales. En raison des différentes étapes d’ICE, de larges fluctuations de composition cationique sont présentes au sein des cristaux de U1-xZrxO2±y. Grâce à des analyses multi- échelles réalisées en combinant plusieurs méthodes expérimentales utilisant des équipements de laboratoire (DRX, MEB-EBSD et microanalyse X par microsonde), et des instruments situés autour de sources de rayonnement synchrotron (SOLEIL ou l’ESRF) ou de la source de neutrons ILL, nous avons pu analyser de façon quantitative les fluctuations de la composition cationique qui sont fortement liées à la vitesse de refroidissement.