L’objectif de cette étude est de « nucléariser » l’« expérience de DHC » développée dans le cadre de la thèse de Pierrick FRANCOIS (2020-2023), permettant de créer dans des conditions de laboratoire le phénomène de DHC sur des gaines de Zircaloy, afin de déterminer la ténacité de ce matériau en cas de DHC : .
Le terme « nucléariser » désigne le processus d’adaptation de l’expérience pour pouvoir tester des matériaux irradiés dans des enceintes dédiées (appelées cellules blindées), où les matériaux sont testés via des bras télémanipulateurs.
Le terme « expérience de DHC » regroupe plusieurs étapes indispensables, en amont et en aval de l’essai DHC en lui-même.
- Etape 1 – Qualification de la création d’un défaut de type entaille sur l’éprouvette en cellule blindée. Ce défaut est usiné en froid par électroérosion à fil avec un fil de 80 à 100 µm de diamètre qui n’est pas disponible en cellule blindée. Il faudra donc investiguer la création de défaut avec les moyens disponibles en cellule blindée (électroérosion avec un fil de 250 µm ou fraisage), ou proposer une solution alternative.
- Etape 2 – Création d’une fissure. On s’appuiera ici sur la méthodologie développée en froid
- Etape 3 – Qualification de l’essai de DHC en cellule blindée. La troisième étape constitue en l’essai de DHC lui-même : sur une machine de traction équipée d’un four, après un cycle thermique nécessaire à remettre en solution les hydrures, l’éprouvette est chargée à force constante. La propagation potentielle d’une fissure de DHC est détectée par une augmentation du déplacement plus importante que celle due au fluage ; le facteur d’intensité des contraintes imposé est alors plus important que le du matériau. Si après 24h, aucune fissure n’a été détectée, on considère alors que le chargement était inférieur au . La conception actuelle du montage ne permet pas la mise en place des éprouvettes à l’aide de télémanipulateurs. Un système doit donc être conçu afin de pouvoir réaliser cette étape avec ces appareils. Une autre solution à investiguer consiste à modifier le montage utilisé en froid.
- Etape 4 – Mesures des longueurs initiales de l’entaille et de la préfissure post mortem, ainsi que les longueurs caractéristiques de ce qu’il est advenu durant l’essai DHC : soit la longueur d’hydrure si l’éprouvette n’a pas cassé, soit la longueur de propagation de fissure. Dans le premier cas, il faut donc couper, enrober, polir, attaquer, et observer l’échantillon au microscope optique ou électronique à balayage (MEB) ; dans le deuxième cas, une fractographie MEB est nécessaire.
Etape 5 – Simulation numérique. Des simulations sur Cast3M devront être réalisés afin d’investiguer l’effet d’une géométrie différente au niveau de l’entaille sur les champs mécaniques et le facteur d’intensité des contraintes. De plus, un modèle éléments finis de la DHC a été développé et pourra être utilisé afin d’aider à l’interprétation des résultats expérimentaux.