Intérêt de la diffraction des rayons X focalisée pour l’identification des phases formées dans le matériau corium
Résumé
Dans le cadre de la maîtrise d'un accident grave dans un réacteur à eau pressurisée, le matériau corium issu de la fusion de matériaux de cœur de réacteur (combustible à base d'UO2, gaine de combustible à base de zirconium, élément de structure à base d'acier) est étudié afin d’en comprendre les mécanismes réactionnels. Des études sont effectuées de manière à déterminer les diagrammes thermodynamiques de transformation des matériaux et de pouvoir modéliser leur comportement à haute température.
Pour déterminer les propriétés physicochimiques du corium, il est nécessaire d’identifier précisément la composition chimique des phases formées et leur nature cristallographique. Les méthodes de caractérisation qui permettent la détermination des phases formées sont notamment les techniques par diffraction des rayons X, et de spectrométrie par dispersion en longueur d'onde par microsonde électronique de Castaing pour la mesure des éléments légers.
La formation du corium donne lieu à une ségrégation gravitaire de phase pouvant présenter une phase métallique et une phase oxyde. Celles-ci sont de nature très hétérogène, ce qui rend complexe l'analyse de phase par diffraction des rayons X en raison des nombreuses phases mesurées, mais également l'analyse chimique des phases mesurées par la technique de spectrométrie à dispersion de longueur d’onde.
Ce travail présenté ici, a consisté en la mise en place de la méthode d’identification locale par microdiffraction des rayons X permettant la mesure de diffraction localisée, pour l’adaptées à la dimension et à la distribution des différents constituants du corium. Cette méthode a permis de différencier les compositions des phases oxydes et des phases métalliques. Différents collimateurs ont été testés sur l’optique primaire en configuration par faisceau parallèle afin d'optimiser la localisation des phases. L'impact de la fonction instrumentale du dispositif a été étudié pour chaque collimateur. Les résultats d’analyse de phase focalisée obtenus sur des échantillons d'essais ont pu être comparés aux résultats fournis par la microsonde de Castaing, ce qui a permis de conforter les transformations du matériau à haute température en fonction des compositions chimiques.