ETUDE DES MECANISMES DE CORROSION DE NOUVEAUX ZIRCALOYS

The present thesis focus on the corrosion mechanism of new zircaloys, those Zr-rich alloys more recently synthesized, expected to exhibit a superior resistance due to their specific doping with a few at% of niobium. Better and better, series of different zirconium alloys were developed successively to improve the life time of the nuclear plants, where those alloys are used to build the critical tubing's around the core and the nuclear fuel. In Part 1 (Introduction) the main problems of zirconium alloys cladding are situated. Then in Part 2, knowledge on the corrosion of zirconium alloys is refreshed from literature. The experimental methods used during preparation of the present thesis are described in part 3. More in details, corrosion resistance principles of zirconium alloys are reported in Chapter 4 as experimented either in pressurized water or in high temperature steam. Chapter 5 is devoted to the impacts of the microstructure on the corrosion process, more particularly with the new alloys. In the following part, the role of the surface oxide film is questioned for two new alloys. Chapter 7 focus on the parallel impacts of residual stresses and crystal structure of surface zirconia, that is more addressed to the Nb-containing alloys (Part 7). Cubic and monoclinic oxides are questioned in Chapter 8, before to write Main Conclusions.Le présent travail de thèse rapporte sur les mécanismes de corrosion dans les nouveaux zicaloys, des alliages riche en zirconium élaborés sur la base de dopage en niobium pour présenter une bien meilleure tenue, lors de leur utilisation dans la chaudronnerie nucléaire (circuits de cœur et d'éléments actifs fissiles), pour une plus longue durée de vie plus sécuritaire des centrales. Dans la Partie 1 de ce mémoire, on introduit les conditions essentielles de tenue du gainage des cœurs. Ensuite la littérature est rapportée (Partie 2) plus particulièrement en ce qui concerne les zircaloys. Les méthodes expérimentales qui ont permit de tester les nouveaux alliages sont décrites au Chapitre 3 Les principes de la résistance à la corrosion des alliages de zirconium sont amenés au Chapitre 4. Plus particulièrement le rôle de la microstructure est passé en revue dans la Partie suivante. Ensuite les qualités des zircone(s) formées en surface sont questionnées au Chapitre 5, et plus en détails au Chapitre 6 quant aux caractéristiques structurales de ces oxydes. Partie 7 l'étude de ces aspects structuraux est relayée par l'impact des tensions qui y sont accumulées, pour en revenir aux nouveaux alliages dopés Nb (Partie 8) avant de tirer les Conclusions de ce travail