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Jacques, Patrick
Institut national polytechnique de Grenoble (France); Service d'Etudes du Comportement du Combustible, Departement de Thermohydraulique et de Physique, Direction des Reacteurs Nucleaires, Centre d'Etudes Nucleaires de Grenoble, Commissariat A l'Energie Atomique - CEA (France); EDF - SEPTEN (France)1994
Institut national polytechnique de Grenoble (France); Service d'Etudes du Comportement du Combustible, Departement de Thermohydraulique et de Physique, Direction des Reacteurs Nucleaires, Centre d'Etudes Nucleaires de Grenoble, Commissariat A l'Energie Atomique - CEA (France); EDF - SEPTEN (France)1994
AbstractAbstract
[en] In pressurized water reactors, fuel rods are made of a sheath of Zircaloy-4 containing uranium pellets. This sheath may fail by stress corrosion which comprises two main stages: crack initiation, and crack propagation until failure. In this research thesis, the author recalls the knowledge on this failure mechanism, proposes a synthesis of mechanisms generally proposed in the literature, presents experimental means used in this study, addresses the phenomenological aspect of stress corrosion crack initiation, analyses the role of grain crystallographic orientation and its possible impact on location of crack initiation, and shows how chemical environment and mechanical stress intervene in the initiation process
[fr]
Les crayons combustibles utilises dans les Reacteurs a Eau Pressurisee sont constitues de pastilles de dioxyde d'uranium et d'une gaine en Zircaloy-4. Cette derniere peut rompre par un processus d'Interaction Pastille-Gaine lors de variations rapides et importantes de puissance. Le mecanisme physique responsable de la rupture lors de cette interaction est la Corrosion Sous Contrainte (CSC) par l'iode. Si la phase de propagation est maintenant bien cernee, et l'importance de la texture du materiau sur la susceptibilite globale a la CSC admise, les mecanismes physiques intervenant lors de la phase d'amorcage ne sont pas encore etablis. Ce travail s'attache ainsi a determiner les parametres marquants de l'etape d'amorcage et a preciser la localisation microstucturale des premieres fissures. Il repose sur l'observation de la surface d'eprouvettes de zirconium et de Zircaloy-4 non irradiees, testees en traction lente, en milieu inerte de reference et en milieu iode (methanol iode a temperature ambiante et iode vapeur a 350 deg. C). Une approche plus analytique s'appuie sur la determination, par EBSP, de l'orientation cristallographique de tous les grains des eprouvettes testees. La deformation du polycristal semble independante du milieu. En revanche, la presence de l'iode conditionne l'apparition des fissures de CSC. L'iode, adsorbe a la surface du materiau, aurait en effet un role depassivant. La deformation plastique, sans doute parce qu'elle joue le meme role, favorise et amplifie la fissuration. L'amorcage est essentiellement intergranulaire. Un processus de corrosion intergranulaire, amplifie par la contrainte, apparait plausible. Le methanol iode, a temperature ambiante, se revele a cet egard le milieu le plus favorable. Par ailleurs, la localisation de la fissuration est vraissemblablement gouvernee par les orientations geometriques relatives de la contrainte exterieure et des plans des joints de grains. En revanche, l'orientation cristallographique des grains, et notamment les incompatibilites de deformation grain a grain, ne semblent pas jouer de role majeur dans la phase d'amorcage. (auteur)Original Title
Contribution a l'etude de l'amorcage des fissures de corrosion sous contrainte dans le zirconium et le zircaloy-4
Primary Subject
Secondary Subject
Source
26 May 1994; 209 p; 98 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/inis/contacts/; These de doctorat de l'Institut national polytechnique de Grenoble, Specialite: Science et Genie des Materiaux
Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
CHEMICAL REACTIONS, CRACK PROPAGATION, CRYSTALLOGRAPHY, DEFORMATION, FRACTURE MECHANICS, FUEL RODS, INTERGRANULAR CORROSION, IODINE, MATERIALS TESTING, METHANOL, MICROSTRUCTURE, PLASTICITY, PWR TYPE REACTORS, REACTOR COMPONENTS, STRESS CORROSION, STRESS INTENSITY FACTORS, SYSTEM FAILURE ANALYSIS, ZIRCALOY 4, ZIRCONIUM
ALCOHOLS, ALLOYS, ALLOY-ZR98SN-4, CHEMICAL REACTIONS, CHROMIUM ADDITIONS, CHROMIUM ALLOYS, CORROSION, CORROSION RESISTANT ALLOYS, ELEMENTS, ENRICHED URANIUM REACTORS, FUEL ELEMENTS, HALOGENS, HEAT RESISTANT MATERIALS, HEAT RESISTING ALLOYS, HYDROXY COMPOUNDS, IRON ADDITIONS, IRON ALLOYS, MATERIALS, MECHANICAL PROPERTIES, MECHANICS, METALS, NONMETALS, ORGANIC COMPOUNDS, POWER REACTORS, REACTOR COMPONENTS, REACTORS, SYSTEMS ANALYSIS, TESTING, THERMAL REACTORS, TIN ALLOYS, TRANSITION ELEMENT ALLOYS, TRANSITION ELEMENTS, WATER COOLED REACTORS, WATER MODERATED REACTORS, ZIRCALOY, ZIRCONIUM ALLOYS, ZIRCONIUM BASE ALLOYS
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INIS IssueINIS Issue