Les gaines des crayons combustibles en alliages de zirconium sont la première barrière de confinement des pastilles combustibles (empilées à l’intérieur d’une gaine) et des produits de fission dans les réacteurs à eau pressurisée (REP). L’Interaction Pastille-Gaine (IPG) consiste en une variation de puissance locale qui se traduit par la dilatation des pastilles combustibles qui imposent leur déformation à la gaine. Le couplage du chargement mécanique imposé à la gaine et de l’environnement agressif, dû notamment à la présence d’iode issu de la réaction de fission, engendre un risque de fissuration de la gaine par Corrosion Sous Contrainte par l’Iode (CSC-I).
Afin de s’approcher des conditions physico-chimiques qui s’établissent à l’intérieur d’une gaine d’un crayon combustible REP ([1] et [2]), le DMN/SEMI a débuté le développement d’un outil expérimental qui permet d’étudier la CSC-I du Zircaloy sous différentes conditions de température, de pressions partielles d’iode et d’oxygène contrôlées [3]. Le dispositif d’essai se présente comme une ligne de corrosion en milieu d’iode vapeur, qui fonctionne à pression atmosphérique, qui permet de réaliser des essais de traction sur éprouvette C-Ring.
Notre étude vise à étudier les effets couplés de l’iode et de l’oxygène sur la CSC-I des alliages de zirconium. Pour cela, le travail a débuté par la caractérisation de tous les facteurs qui jouent un rôle dans la CSC-I (quantité d’oxygène, d’iode, température et contrainte) dans le dispositif d’essai, avant de réaliser des essais de traction sur éprouvettes C-Ring.
[1] Baurens B., Sercombe J., Rigket-Martial C., Desgranges L ., Trotignon L., Maugis P., 3D thermo-chemical-mechanical simulation of power ramps with ALCYONE fuel code, Journal of Nuclear Material 452 (2014), pp 578-594
[2] Konarski P., Sercombe J., Riglet-Martial C., Noirot L., Zacharie-Aubrun I., Hanifi K., Frégonèse M., Chantrenne P., «3D simulation of a power ramp including fuel thermochemistry and oxygen thermodiffusion, Journal of Nuclear Materials 519 (2019), pp 104-120
[3] K. Wilczynska, M. Bono, D. Le Boulch, M. Fregonese, V. Chabretou, N. Mozzani, L. Barbie, B. Baurens, “Development and validation of a new experimental device for studies of iodine stress Corrosion Cracking of Zirconium alloys”, The 19th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems- Water Reactor, August 18-22 2019, Boston USA
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