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Communication Dans Un Congrès Année : 2013

Etude des phénomènes de corrosion sous air des gaines en zircaloy-4 des centrales nucléaires en situations accidentelles

Résumé

Les évènements récents de la centrale de Fukushima Dai-ichi ont permis de souligner qu'un dénoyage d'une piscine de stockage de combustibles usés, qui induit l'exposition à l'air des gaines de crayons combustibles irradiées, est une situation accidentelle qui doit être évaluée. En effet, privés de leur refroidissement, la température des assemblages combustibles augmente d'autant plus que les gaines se corrodent dans l'air et que cette réaction est fortement exothermique. Le combustible peut également s'oxyder et son échauffement peut provoquer la libération de produits de fission fortement radiotoxiques. Il a été montré expérimentalement qu'à partir de 800°C l'azote présent dans l'atmosphère oxydante joue un rôle catalytique qui va conduire à la destruction de l'assemblage combustible. Nos travaux portent sur l'étude du phénomène de corrosion de plaquettes de Zircaloy-4 sous mélanges oxygène - azote à 850°C et du mécanisme de la réaction durant la post-transition, suite à l'apparition des premières fissures au sein de la couche d'oxyde dense, où l'effet néfaste de l'azote associé à l'oxygène a été mis en évidence. Une étude cinétique est menée par le biais d'expériences de thermogravimétrie dans le but d'obtenir un modèle complet décrivant l'influence des variables intensives telles que les pressions partielles d'oxygène et d'azote. Les tests de pseudo-stationnarité du système et du ΦSm utilisés en cinétique hétérogène ont été validés. La vitesse est donc décomposable en un produit de deux fonctions : la réactivité surfacique de croissance Φ et la fonction d'espace Sm. A partir des caractérisations obtenues à l'aide de différentes techniques (nano-SIMS, Raman, microscopie optique, etc.) mais aussi de la littérature, une description détaillée du mécanisme réactionnel est proposée. La détermination de l'expression de Sm est complexifiée du fait que l'augmentation de la vitesse de corrosion dans le domaine post-transitoire est due à deux phénomènes : l'apparition des zones dans le domaine post-transitoire (fissures) est déterminée par une fréquence de germination gamma = f(t, T, p(O2), p(N2)...) mais aussi, la croissance de chaque zone qui apparaît à t fait augmenter Sm. La forme de demi-ellipse des zones ayant passé la transition cinétique signifie que l'étape limitante qui contrôle la vitesse dans le domaine post-transitoire est une réaction d'interface. C'est différents phénomènes sont analysés dans le but de proposer une loi de vitesse de corrosion sous mélange oxygène-azote à 850°C durant le régime post-transitoire et de la comparer avec l'expérience.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-00811944 , version 1 (11-04-2013)

Identifiants

  • HAL Id : hal-00811944 , version 1

Citer

Marina Lasserre, Michèle Pijolat, Olivia Coindreau, Véronique Peres, Christian Duriez, et al.. Etude des phénomènes de corrosion sous air des gaines en zircaloy-4 des centrales nucléaires en situations accidentelles. 44° Journées d'Etude sur la Cinétique Hétérogène (JECH 44), Apr 2013, Saclay, France. ⟨hal-00811944⟩
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