Connaître les grandes classes de matériaux d’intérêt pour le nucléaire.

Identifier les sources de l’irradiation (particules neutres et chargées) et les classer selon leur importance en termes d’endommagement des matériaux.

Comprendre comment l’irradiation des solides déplace des atomes, crée des défauts atomiques et électroniques, et leurs conséquences sur les propriétés physico-chimiques des matériaux

10 h cours – 10 h de TD – 4 h de TP

Présentation de l’UE : diaporama 2018

Cette UE cherche à comprendre le comportement physico-chimique de matériaux soumis aux effets spécifiques de l’irradiation, à partir d’exemples issus principalement de matériaux pour l’énergie nucléaire, mais également pour le spatial.

1/ Matériaux pour l’énergie nucléaire : définition ; classes de matériaux en fonction des applications (combustible, réacteur, entreposage ou stockage) ; spécificité des matériaux nucléaires : environnements radiatifs ; classification de sources
d’irradiation en termes d’endommagement des solides (particules chargées : ions, électrons, positons, neutrons, photons). Simulation expérimentale des effets de l’irradiation par faisceaux d’ions accélérés.
2/ Physico-chimie de l’irradiation à l’échelle atomique : mécanismes d’interactions ; processus balistiques et électroniques ; mécanismes de création de défauts ; calcul de nombre de dpa (déplacements par atome) ; modélisation de l’endommagement par excitation électronique ; code de simulation numérique SRIM.
3/ Comportement sous irradiation de quelques matériaux : combustibles et matrices de transmutation (matériaux céramiques) ; aciers de cuve et gaine de zircalloy ; matrices d’entreposage et de stockage.
4/ TP : Utilisation du code de simulation SRIM (Stopping and Range of Ions in Matter) ; application à l’endommagement d’un combustible nucléaire (fragments de fission de l’uranium, désintégration alpha des actinides).