Alain V.:
Mais
on n'a pas changé la cuve ni sa dose d'irradiation et de fragilisation!....
Etude par l'approche locale
de la rupture du décalage des courbes de résilience et de
ténacité du à la fragilisation par irradiation.
Application à l'acier de cuve 16MND5.
Type de stage: Master (MS2)
Encadrement Centre des Matériaux: Benoit
Tanguy (Benoit.Tanguy@ensmp.fr),
Jacques Besson (CDM/ENSMP)
Encadrement EDF: Aurore Parrot (Centre de recherche,
EDF)
Lieu du stage: Centre des Matériaux, ENSMP,
Evry.
Durée du stage: début février
2006 jusqu'à fin juin 2006 (prolongement possible
jusqu'à fin juillet 2006)
Enjeu industriel et sujet du stage:
La surveillance du parc
français de réacteurs à eau pressurisée (REP)
et notamment l'intrégrité des structures et son évolution
avec le vieillissement par irradiation est assurée dans le cadre
du PSI (Programme de Surveillance des effets de l'Irradiation).
Historiquement, des
capsules contenant des éprouvettes ont été introduites
près du réacteur et sont retirées périodiquement
et testées pour quantifier la fragilisation des matériaux
due au vieillissement par irradiation.
La majorité des
essais disponibles ont permis d'établir des courbes de transition
en résilience et, dans un cadre semi-empirique, le décalage
des ces courbes de résilience est utilisé pour obtenir le
décalage des courbes de ténacité, grandeur mécanique
nécessaire pour appréhender la résistance de la structure
en présence d'un défaut éventuel.
Dans une démarche
visant à une meilleure connaissance de l'intégrité
des cuves de REP, EDF a entrepris une série d'études visant
à une meilleure compréhension des mécanismes physiques
de rupture et de vieillissement de l'acier de cuve et à diminuer
l'incertitude inhérente à la démarche semi-empirique
actuelle. Cette démarche, à terme, est envisagée
pour justifier la prolongation de la durée de vie des cuves.
Ce stage s'inscrit dans
le cadre des études actuelles (Thèse Charlotte Bouchet) et
passées (Thèse Benoit Tanguy) en partenariat entre EDF (GDL
et Renardières) et le Centre des Matériaux (ENSMP). |
Les outils mis en place
dans les études suscitées ont permis de prédire à
partir d'une démarche d'approche locale de la rupture (couplage
entre le calcul par éléments finis et les mécanismes
physiques) l'évolution de l'énergie Charpy (résilience)
et de la ténacité en fonction de la température (plateau
bas, transition ductile-fragile, plateau haut) pour le matériau
16MND5 à l'état non-irradié. La méthodologie
mise en place s'appuie nottamment sur l'utilisation des courbes charge-déplacement
issues de l'essai Charpy instrumenté obtenue dans le cadre du PSI.
L'étape suivante
qui consiste à prédire les courbes de résilience et
de ténacité pour le matériau à l'état
irradié (pour différents niveaux de fluence) a été
entreprise par le CDM. L'approche utilisée considère
que la connaissance de l'évolution des propriétés
mécaniques avec l'irradiation (notamment la courbe de traction)
doit permettre d'appréhender le décalage des courbes de résilience
et de ténacité avec l'irradiation.
Les premiers résultats
obtenus sont très encourageants.
Ces modèles impliquent
notamment que les mécanismes de rupture fragile par clivage
sont affectés par l’irradiation. En l’absence de données
expérimentales, tant mécaniques que microstructurales,
il reste difficile de bien comprendre ces mécanismes et donc de
valider les modèles.
Objectif du stage :
Cette étude se
propose de reprendre la métholologie développée mais
en s'appuyant fortement sur des données expérimentales
issues du PSI pour l'acier de cuve.
Un acier de cuve représentatif
du comportement moyen des cuves du parc REP (matériau PSI-FR_01)
a été choisi pour mener cette étude.
A partir des courbes
de traction rationnelles, des courbes Charpy instrumenté, et des
courbes Charge-ouverture de ténacité à différents
niveaux d'irradiation et pour différentes températures, on
cherchera à valider par étapes successives les points suivants:
- Simulations numériques
3D dans le domaine de la transition ductile-fragile des courbes charge-déplacement
issues de l'essai Charpy instrumenté à partir des courbes
de traction rationnelles.
- Utilisation des courbes
Charpy instrumenté pour l'étude de l'effet de l'irradiation
sur les mécanismes d'endommagement ductile.
- Application à
la simulation de l'essai de ténacité à différentes
températures et niveaux d'irradiation.
En parallèle,
on s'appuiera sur les observations fractographiques des faciès de
rupture d'éprouvettes Charpy à différents niveaux
d'irradiation et pour différents niveuax d'énergie. Ces observations
effectuées dans le cadre du PSI permettront de déterminer
si une évolution physique des mécanismes de rupture avec
l'irradiation doit être introduite dans les modèles mis en
oeuvre. On s'intéressera aux mécanismes dans la transition
ductile-fragile et aux mécanismes d'endommagement ductile. |
NUCLEAIRES !