Le comportement thermomécanique de la gaine
lors d'un RIA (accident d'insertion de réactivité) est relativement bien
connu lors de la phase initiale du transitoire (PCMI : Pellet Clad
Mechanical Interaction), où la température de la gaine est faible et la
déformation imposée par la dilatation thermique du combustible. Il n'en
est pas de même lors de la phase de crise d'ébullition (post-DNB) où la
température et la vitesse de chauffe de la gaine peuvent être très
élevées (1 000 à 10 000 °C/s) sous pression interne. C'est dans ce
contexte que s'inscrivent ces travaux de thèse : ils visent à identifier
de façon expérimentale le comportement thermomécanique de la gaine dans
des conditions représentatives d'un RIA, plus spécifiquement lors de la
phase post-DNB de l'accident.
À ces fins, la méthode développée à
l'INSA de Lyon par D. CAMPELLO, d'identification du comportement au
fluage d'une gaine de Zirca1oy-4 sous conditions thermomécaniques
représentatives d'un Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP),
va être adaptée au cas de transitoires thermiques rapides plus
représentatifs d'un RIA (1000 °C/s). La démarche consiste à appliquer un
chargement thermomécanique hétérogène à l'éprouvette et à mesurer par
des méthodes optiques les champs de températures et de déplacement en
surface de l'éprouvette. Les paramètres d'une loi de comportement sont
ensuite identifiés par recalage par éléments finis (FEMU). Cette
méthodologie permet de réduire sensiblement le nombre d'essais
nécessaires à l'identification du modèle du fait de la richesse des
résultats obtenus lors d'un essai.
Les verrous identifiés sont de
plusieurs types : le passage à un transitoire rapide implique de
nombreuses problématiques liées à la perte d'axisymétrie de l'essai et
impose une mesure couplée des champs thermiques et cinématiques dans la
ROI (Region Of Interest). D'un point de vue modélisation, il
est nécessaire de bien représenter le couplage thermo-métallurgique au
moment du changement de phase allotropique (a —>a +
B), qui, à ces vitesses de chauffe, ne respecte pas
l'équilibre thermodynamique. Finalement, la nouvelle loi identifiée
devra être implémentée dans SCANAIR qui simule de manière semi-intégrale
le comportement thermomécanique d'un crayon combustible lors d'un RIA.
