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Caractérisation expérimentale et simulation par dynamique d’amas de l’effet de l’hélium sur les défauts d’irradiation et le gonflement associé dans les aciers austénitiques inoxydables des internes de cuve des réacteurs à eau pressurisée

Matériaux et applications Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

La microstructure des matériaux des structures internes des Réacteurs à Eau Pressurisée (REPs), qui jouent un rôle primordial notamment en assurant le maintien des assemblages combustibles, évolue sous irradiation. Mieux appréhender ces évolutions pourrait permettre une meilleure prédiction du comportement en fonctionnement de ces matériaux en aciers austénitiques inoxydables (Fe-Cr-Ni) de la série 300, en particulier des aciers 304. Le gonflement constitue une de ces évolutions potentielles et la question de son existence à forte dose est d’actualité avec l’objectif de prolonger la durée de fonctionnement des REP.
L’objectif de cette thèse est d’apporter une meilleure compréhension des mécanismes de gonflement et des évolutions microstructurales au travers d’une étude analytique de l’effet de l’hélium (influence du taux d’hélium implanté jusqu’à forte dose, de la température, de la présence concomitante d’hydrogène…), produit en REP par des phénomènes de transmutation. Des caractérisations fines (échelle du grain et inférieure), couplées à des simulations en dynamique d’amas seront menées sur des aciers austénitiques inoxydables irradiés aux ions.
Cette étude sera principalement réalisée au Service de Recherche en Matériaux et procédés Avancés (SRMA) et à la Section de Recherches de Métallurgie Physique (SRMP). Elle s’appuiera sur les moyens d’irradiation aux ions (JANNuS), de caractérisations de la microstructure (notamment en Microscopie Electronique en Transmission et Sonde Atomique Tomographique) et de simulation (simulation en dynamique d’amas) disponibles. Elle sera supervisée par M. Legros (CEMES) et T. Jourdan (SRMP) et encadrée au SRMA par J. Malaplate et A. Renault-Laborne (SRMA). Ce large sujet permettra au candidat d’acquérir une formation sur le comportement des matériaux sous irradiation et aussi de solides compétences dans le domaine de la caractérisation microstructurale des matériaux et de la simulation.
Ce sujet s’adresse à un étudiant en science des matériaux, avec des compétences/appétence dans le domaine de la caractérisation et de la simulation des matériaux. Un stage de Master 2 est proposé en amont de ce sujet.

Laboratoire

Département de Recherche sur les Matériaux et la Physico-chimie pour les énergies bas carbone
Service de Recherche en Matériaux et procédés Avancés
Laboratoire d’Analyse Microstructurale des Matériaux
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