Metallic structural materials in the nuclear environment: some problems illustrating new methods

Yves Bréchet

doi:10.1016/S1631-0705(02)01383-X

Du combustible nucléaire aux déchets : recherches actuelles/From nuclear fuels to waste: current research

Metallic structural materials in the nuclear environment: some problems illustrating new methods
[Matériaux de structure métalliques dans le nucléaire : quelques problèmes, quelques nouvelles méthodes]

Yves Bréchet ¹

¹ L.T.P.C.M., Institut national polytechnique de Grenoble, domaine universitaire, BP 75, 38402 Saint Martin d'Heres cedex, France

Comptes Rendus. Physique, Volume 3 (2002) no. 7-8, pp. 915-922.

Résumé
Abstract

Les composants structuraux de l'industrie nucléaire sont soumis à des sollicitations mécaniques, chimiques et physiques très agressives. En conséquence le problème de la durabilité et du vieillissement de ces composants est d'une importance majeure. La compréhension de ces phénomènes fait intervenir des mécanismes à l'échelle atomique (défauts d'irradiation), des flux de matière (diffusion et diffusion sous irradiation), le développement de défauts structuraux (boucles de dislocations, cavités), avec des conséquences importantes sur les comportements mécaniques (limite d'élasticité et comportement à rupture) et des couplages entre la mécanique et l'environnement. C'est donc l'ensemble de la science des matériaux qui est impliquée dans la compréhension et la modélisation de ces comportements. On se propose de brosser un tableau de quelques questions actuellement à l'étude, du point de vue des changements d'échelle (de l'atomique au macroscopique). L'apport des simulations numériques aussi bien que les vertus de simples calculs de « dos d'enveloppe », et la nécessité d'études expérimentales soignées seront au centre de cet exposé. La problématique du vieillissement des structures ainsi présentée est importante bien au delà du domaine nucléaire et les recherches menées dans ce cadre peuvent trouver des applications dans de multiples domaines industriels.

The structural components of the nuclear industry are submitted to a number of aggressions, mechanical, chemical and physical (irradiation). As a consequence, the problem of durability and ageing of such structures is a key issue. The understanding of the phenomena involved implies the description and modelling of atomic scale events (irradiation point defects) resulting in fluxes of matter (diffusion under irradiation), in the dynamic evolution of structural defects (dislocation loops, cavities, …), with major consequences on mechanical properties (yield stress, fracture behaviour), with, in addition, phenomena coupled between mechanical behaviour and chemical environment. It is therefore the totality of materials science which is involved in understanding the behaviour of metallic structural materials in the nuclear environment. The aim of the present paper is to illustrate some examples currently under investigation, and some of the new approaches involved in the understanding of mechanical behaviour (a scale transition from the atomic to the macroscopic). The input from large computer simulations as well as the value of simple ‘back of the envelope’ calculations, plus the need for cautious experimental studies will be illustrated. The theme of the ageing of materials, central to this paper, finds applications in many industrial situations.

Reçu le : 2002-04-28
Accepté le : 2002-06-24
Publié le : 2002-08-14

DOI : 10.1016/S1631-0705(02)01383-X

Keywords: metallurgy, defects, irradiation, mechanical properties
Mots-clés : métallurgie, défauts, irradiation, propriétés mécaniques

Affiliations des auteurs :

Yves Bréchet ¹

¹ L.T.P.C.M., Institut national polytechnique de Grenoble, domaine universitaire, BP 75, 38402 Saint Martin d'Heres cedex, France

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Yves Bréchet. Metallic structural materials in the nuclear environment: some problems illustrating new methods. Comptes Rendus. Physique, Volume 3 (2002) no. 7-8, pp. 915-922. doi : 10.1016/S1631-0705(02)01383-X. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/S1631-0705(02)01383-X/

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