Note ABES Développement d’aciers austénitiques avancés résistant au gonflement sous irradiation Development of advanced austenitic stainless steels resistant to void swelling under irradiation Gonflement 669.961 Acier inoxydable austénitique Structure Effets des rayonnements Acier austénitique Teneur en titane Teneur en nickel Niobium Microstructure (physique) Précipitation (chimie) Combustibles nucléaires -- Gaines Dans le cadre des études sur les réacteurs de 4ème génération, le CEA développe de nouvelles nuances d’aciers austénitiques pour le gainage du combustible des réacteurs à neutrons rapides (RNR) à caloporteur sodium. Ces aciers présentent d’excellentes propriétés mécaniques mais leur utilisation peut être limitée du fait de leur gonflement sous irradiation. La formation de cavités est observée dans l’alliage et fragilise le matériau. L’alliage de référence en France est un acier 15Cr/15Ni stabilisé au titane appelé AIM1. Cette étude cherche à comprendre le rôle joué par divers éléments d’alliages et paramètres microstructuraux sur la formation des cavités sous irradiation et contribuer ainsi au développement d’une nuance AIM2 plus résistante au gonflement. Dans une démarche analytique, des matériaux modèles ont été élaborés avec des compositions chimiques et des microstructures spécifiques. Dix nuances ont été coulées avec des variations chimiques en Ti, Nb, Ni, et P. Quatre microstructures types par alliage mettent en évidence le rôle des dislocations, des solutés ou des nano-précipités sur le gonflement. Ces matériaux ont été caractérisés principalement par MET et DNPA avant d’être irradiés aux ions Fe2+ (2 MeV) dans le but de simuler les dommages neutroniques. Il a été montré que les solutés jouaient un rôle prépondérant sur la formation des cavités. C’est en particulier le titane en solution solide qui réduit le gonflement, alors que le niobium ne possède pas cette qualité. Enfin, une matrice enrichie de 15% à 25% de nickel reste favorable pour limiter le gonflement dans ces aciers avancés. In the framework of studies about Sodium Fast Reactors (SFR) of generation IV, the CEA is developing new austenitic steel grades for the fuel cladding. These steels demonstrate very good mechanical properties but their use is limited because of the void swelling under irradiation. Beyond a high irradiation dose, cavities appear in the alloys and weaken the material. The reference material in France is a 15Cr/15Ni steel, named AIM1, stabilized with titanium. This study try to understand the role played by various chemical elements and microstructural parameters on the formation of the cavities under irradiation, and contribute to the development of a new grade AIM2 more resistant to swelling. In an analytical approach, model materials were elaborated with various chemical compositions and microstructures. Ten grades were casted with chemical variations in Ti, Nb, Ni and P. Four specific microstructures for each alloy highlighted the effect of dislocations, solutes or nano-precipitates on the void swelling. These materials were characterized using TEM and SANS, before irradiation with Fe2+ (2 MeV) ions in the order to simulate the damages caused by neutrons. Comparing the irradiated microstructures, it is demonstrated that the solutes have a dominating effect on the formation of cavities. Specifically titanium in solid solution reduces the swelling whereas niobium does not show this effect. Finally, a matrix enriched by 15% to 25% of nickel is still favorable to limit swelling in these advanced austenitic stainless steels. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 160906877 text/html https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDSMRE/2016/50376-2016-Rouxel.pdf https://theses.fr/2016LIL10187/abes Rouxel Baptiste Rouxel 1990-01-07 FR 200249843 https://theses.fr/2016LIL10187 2016LIL10187 https://doi.org/10.70675/833f5730zbb3dz42f4zbf2ez901995e13acd 2016-12-16 Mécanique, Énergétique et Sciences des matériaux Lille 1 026404184 Doctorat Docteur es non oui Legris Alexandre MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 033631026 Carlan Yann de MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 162008007 Bisor Caroline MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_3 161788874 École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 148937330 Unité Matériaux et Transformations (Lille ; 2010-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 161609465 Département des matériaux pour le nucléaire (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2001-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_2 199512914 ddc:660 Legris Alexandre Carlan Yann de Bisor Caroline École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord) Unité matériaux et transformation (UMET) Commissariat à l'énergie atomique (France). Direction des activités nucléaires. Département des matériaux pour le nucléaire PDF 160906877