Modelisation de l'endommagement intergranulaire des gaines de combustibles en condition d'interaction pastille-gaine

摘要

Au cours des rampes de puissance, les gaines en Zircaloy-4 des crayons combustibles des reacteurs REP (Reacteurs a Eau Pressurisee) sont susceptibles de s'endommager. Un phenomene de corrosion sous contrainte par les produits de fission, et l'iode en particulier, a pu etre identifie. L'endommagement resulte d'une importante sollicitation mecanique locale due au poinconnement de la gaine par les pastilles d'oxyde d'uranium conjuguee a un effet surfacique d'une espece agressive. Les forts gradients des sollicitations mecaniques et chimiques necessitent la mise en place d'une modelisation couplee a l'echelle du grain. A cette echelle, la modelisation de multicristaux avec un modele de plasticite cristalline permet d'obtenir des niveaux d'heterogeneites des contraintes et des deformations intergranulaires mais egalement transgranulaires. Les simulations de microstructures representatives montrent ainsi que les contraintes aux joints de grains peuvent atteindre 2 a 3 fois la contrainte moyenne dans le multicristal. D'autre part, une technique de calculs fablement couples, a ete utilisee pour modeliser l'endommagement mecano-chimique du Zircaloy, en se fondant le plus possible sur une description adaptee des phenomenes physiques. Deux mecanismes assez differents sont presentes, un endommagement par microcavitation intergranulaire, et un endommagement induit par la formation d'une phase fragile.