Etudes des distributions de compositions de la solution solide U1‐x ZrxO2y (Corium) lors de différents processus de refroidissements / solidifications - CEA - Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives
Conference Papers Year : 2019

Etudes des distributions de compositions de la solution solide U1‐x ZrxO2y (Corium) lors de différents processus de refroidissements / solidifications

Abstract

Le corium, formé en cas d’accidents grave au sein de réacteurs nucléaires, est un matériau complexe issu de la fusion partielle ou totale à très haute température (T° 2000°C) d'un cœur de réacteur nucléaire et de son interaction avec les différentes barrières : gaines en zircaloy, cuve en acier, béton de l’enceinte de confinement. La connaissance de l’état solide du corium est fondamentale tant du point de vue de la progression de l’accident grave et de sa modélisation que du point de vue du démantèlement de réacteurs accidentés comme ceux de Fukushima. Les régimes de solidification de ce matériau à partir d'un état liquide peuvent varier en fonction des conditions de refroidissement qui peut être rapide, en cas d’interaction avec l’eau, ou lent, en cas d’interaction avec le béton de l’enceinte d’un réacteur. Les coriums sont constitués pour une large part d’oxyde d’uranium et de zirconium. Ces oxydes forment une solution solide totale U1‐x ZrxO2y [1]. Ce travail vise à mettre en évidence les différents régimes de solidification et de formation des solutions solides de type U1‐xZrxO2y, hors équilibre ou à l’équilibre thermodynamique en fonction des régimes de refroidissement. Pour cela des échantillons ont été prélevés à différentes étapes de l’interaction entre un jet de corium prototypique liquides à T° 2600 K et l’eau dans l’installation PLINIUS/KROTOS du CEA de Cadarache. A l’issue de ce type d’interaction, des débris de différentes tailles sont formés. Ces solides se présentent alors sous forme de poudre avec des granulométries différentes selon les processus de fragmentation et explosion au contact de l’eau. Nous avons étudié ces différents matériaux par diffraction des rayons X sur la ligne MARS du synchrotron SOLEIL. Les diagrammes de diffraction obtenus présentent un très fort élargissement des raies alors que la taille des cristaux observés par MEB/EBSD est micrométrique. En accord avec des études antérieures [2,3], l’élargissement observé est lié à une distribution de composition cationique U/Zr qui varie suivant les différents régimes de solidification. Chaque pic de diffraction peut être traité comme une somme de pics élémentaires correspondant à une composition, et donc une distance inter‐réticulaire, donnée. Nous avons ainsi déterminé, par cette approche établie initialement par C.R. Houska [4,5], pour chaque échantillon une distribution de composition. Les diagrammes de diffraction ont été modélisés de façon globale à l’aide du logiciel MAUD [6]. La position angulaire de chaque pic a permis de remonter à la composition cationique via la valeur du paramètre de maille et la loi de Végard du système choisi [3]. Une forte corrélation entre les caractéristiques de la distribution de compositions cationiques et les régimes de solidification imposés au corium a pu être identifiée. Cette distribution cationique engendre une hétérogénéité du solide, dont il va falloir déterminer l’échelle et le degré dans les études futures. [1] D. Jacquemainl. (2013). EDP. ISBN : 978-2-7598-0972-1. [2] P. Buisson. (1999). Thèse université joseph Fourier, Grenoble (France). [3] P. Piluso, G. Trillon, C. Journeau. (2005). J. Nucl. Mat. 344, 259–264. [4] C.R. Houska. (1975). Thin Solid Films, 25, 451. [5] C. R. Houska. (1970). J. Appl. Phys, 41, 69. [6] L. Lutterotti, R. Ceccato, R. Dal Maschio, E. Pagani. (1998). Mater. Sci. Forum, 87, 278–281.

Keywords

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Dates and versions

cea-04732934 , version 1 (11-10-2024)

Identifiers

  • HAL Id : cea-04732934 , version 1

Cite

Mohamed Jizzini, Emmanuelle Brackx, P Piluso, Denis Menut, René Guinebretière. Etudes des distributions de compositions de la solution solide U1‐x ZrxO2y (Corium) lors de différents processus de refroidissements / solidifications. RX et matière, RX et matière, Nov 2019, Nancy, France. ⟨cea-04732934⟩
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