Thermodynamique des interactions chimiques

La mise au point de gainages de combustibles tolérants aux accidents (ATF) constitue une voie d’amélioration de la sûreté des réacteurs à eau légère. Parmi les voies de recherche les plus prometteuses, l’alliage de zirconium (M5) recouvert de chrome fait l’objet d’une évaluation attentive en conditions extrêmes. La méthode d’optimisation CALPHAD s’est imposée comme un outil performant pour la prédiction des équilibres de phases et des propriétés thermochimiques pour tout type de matériaux y compris les plus complexes. Néanmoins une optimisation thermodynamique crédible d’un système multi-élément requiert la détermination fine des propriétés des sous-systèmes telles que la connaissance précise les paramètres cristallographiques des phases, leurs grandeurs thermodynamiques et les caractéristiques des transformations qui serviront de données d’entrée et de points de validation de la modélisation. La description thermodynamique d’un système complexe nécessite donc une approche complémentaire entre expérimentateurs et modélisateurs. Le groupement de compétences constitué de l’UCCS de Lille (élaboration et caractérisations cristallographiques et microstructurales), l’IM2NP de Marseille (analyses thermiques différentielles et calorimétriques), du PC2A de Lille et l’IRSN (modélisation théorique et CALPHAD) propose d’étudier les équilibres chimiques à hautes températures au sein du système Cr-O-Zr voire Cr-O-U. Ces données une fois établies permettront de disposer de premiers éléments pour définir les critères de rupture des éléments combustibles ATF en situation accidentelle.