L’Eurofer97, un matériau ferritique-martensitique à activation réduite (RAFM) et le cuivre, sont deux matériaux qui sont envisagés dans les futurs réacteurs thermonucléaires de type DEMO [1]. Les flux thermiques intenses et le bombardement neutronique résultant de la réaction de fusion des noyaux de deutérium et tritium, induisent des défauts cristallographiques et une expansion thermique, il en résulte une augmentation de la densité de dislocations. Il peut donc potentiellement se produire un piégeage de l’hydrogène et une fragilisation des composants face au plasma [2]. Des modélisations tentent d’explorer les mécanismes de transport de l'hydrogène en prenant en compte l’évolution des défauts microstructuraux et la compétition entre la création de défauts et l'annihilation par la restauration [3]. Cependant ces modèles se heurtent au manque des données cinétiques d’évolution de la densité de dislocations avec la température. Une meilleure compréhension expérimentale de cette évolution est donc essentielle pour améliorer la précision et la fiabilité des modèles de transport de l’hydrogène.

Cette étude vise à présenter premièrement les effets des sollicitations mécaniques puis l’impact des recuits sur la densité de dislocations de l’Eurofer97 et du cuivre. Les propriétés microstructurales des états non déformés, déformés par essai de traction et recuits sont comparées à partir d’analyses de spectres de diffraction des rayons X, de clichés EBSD et d’essais de microdureté. Ils permettent d’identifier les cinétiques de restauration, complémentaires aux études menées dans la littérature [4] et d’en proposer un modèle mathématique prenant en compte le taux de laminage et la température. Un second axe de l’étude s’intéresse aux capacités de piégeage de l’hydrogène dans les défauts créés lors d’essais de traction et annihilés après recuits, mais aussi aux effets de l’hydrogène sur les cinétiques de restauration. Une comparaison préliminaire des quantités d’hydrogène piégé (analysées par catharométrie) indique que l’histoire thermique et le degré de déformation plastique ont un impact conséquent sur les caractéristiques de piégeage de l’hydrogène dans l’acier Eurofer97. Des protocoles de chargement de l’hydrogène dans les deux matériaux sont discutés.
 

[1] J.H. You et al. Fusion Engineering and Design 175, 113010 (2022) 

[2] R. Delaporte-Mathurin et al. Nucl. Fusion 64 026003 (2024)

[3] J. Dark. Thèse de doctorat, Université Sorbonne Paris Nord (2024)

[4] P. Gerber. Thèse de doctorat, Université Sorbonne Paris Nord (2002)