Introduction à la collection «Génie Atomique» Avant - propos... Chapitre 1 : Introduction aux matériaux pour le nucléaire... 1

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1 Table des matières Introduction à la collection «Génie Atomique» Avant - propos I Chapitre 1 : Introduction aux matériaux pour le nucléaire Le combustible Le caloporteur Les composants à fonctionnalité nucléaire Les éléments de structure Chapitre 2 : Rappels de science des matériaux Les cristaux et leurs défauts Microstructures des métaux et alliages Les transformations en phases solides La déformation plastique des alliages métalliques La détermination des propriétés mécaniques des métaux et alliages Application à quelques alliages industriels La corrosion des alliages métalliques Les matériaux à liaisons ioniques : céramiques et ciments Les céramiques Les verres Les ciments Les liaisons covalente : les polymères Chapitre 3 : Interactions particules matière et défauts élémentaires Physique des interactions particule matière Les photons Les électrons

2 IV Science des matériaux pour le nucléaire 1.3. Les neutrons Réactions nucléaires Interactions élastiques Les ions lourds Le dommage élémentaire Les ionisations Effets des ionisations sur les matériaux à liaison covalente Effets des ionisations sur les matériaux à liaison ionique Le transfert d énergie cinétique et de quantité de mouvement Le développement d une cascade de déplacements Le nombre d atomes déplacés dans une cascade Le taux de création de défauts L évolution des défauts ponctuels au cours du temps Les modes de recombinaison des défauts ponctuels La recombinaison élastique La disparition des défauts ponctuels sur les puits L agrégation des défauts ponctuels La cinétique de recombinaison Méthodes numériques de calcul des dommages d irradiation Calculs par description des collisions individuelles Techniques de dynamique moléculaire Chapitre 4 : Dommage d irradiation et microstructure L évolution des défauts ponctuels Les boucles de dislocations Les déformations induites par les boucles Formation de cavités et gonflement Les transports atomiques accélérés par l irradiation Les déplacements des équilibres thermodynamiques Les désordres induits par l irradiation Chapitre 5 : Applications aux composants des réacteurs Les éléments de structure Les aciers de construction et la cuve des réacteurs à eau pressurisée La transition ductile-fragile Les éléments de mécanique de la rupture La fragilisation sous irradiation Les mécanismes de fragilisation

3 Table des matières V Le programme de surveillance Le recuit des cuves Les aciers de cuve du futur Les difficultés rencontrées lors de la fabrication des cuves Les alliages d aluminium (effets de transmutation) Les aciers inoxydables Le durcissement induit par l irradiation La fissuration intergranulaire Effets d irradiation sur les matériaux utilisés comme modérateurs La radiolyse La dissociation de la molécule d eau Le rendement de la radiolyse Les réactions de recombinaison L effet Wigner dans le cas du graphite Les matériaux absorbants Les composés au bore Absorbant en alliage argent indium cadmium (AIC) Chapitre 6 : Le combustible Le combustible des réacteurs à eau Le combustible proprement dit, la céramique nucléaire L enrichissement isotopique La fabrication des pastilles UO La fabrication des crayons MOX Autres Composés d uranium Le gainage (alliages de zirconium) Propriétés physiques du zirconium Le développement des alliages L élaboration des alliages de zirconium Comportement des céramiques combustibles sous irradiation La thermique du combustible Le profil de température dans le crayon Conséquences des distributions de température Les produits de fission La sortie des gaz de fission Les mécanismes de sortie des gaz Le taux de Sortie des gaz La formation du RIM (REP-REB)

4 VI Science des matériaux pour le nucléaire 2.5. Le combustible mixte en REP (MOX) Les spécificités du combustible RNR Comportement du gainage du combustible des réacteurs à eau : cas des alliages de zirconium La stabilité des phases sous irradiation La croissance sous irradiation Les propriétés mécaniques sous irradiation La résistance mécanique Le fluage d irradiation La corrosion en réacteur Les mécanismes contrôlant les cinétiques d oxydation Le comportement global L hydruration Le gainage des aiguilles combustibles RNR (acier inoxydable) Situations dégradées du combustible La rupture du gainage La corrosion sous contrainte par l iode Remèdes à l IPG La corrosion interne dans les RNR Le comportement des crayons rompus Aspects sûreté du combustible Dans les REP Dans les RNR Chapitre 7 : Autres matériaux spécifiques pour usages nucléaires Les bétons à usage nucléaires Les verres pour le confinement des déchets L élaboration des verres de stockage Le comportement à long terme des verres de stockage Chapitre 8 : Matériaux classiques utilisés en réacteurs Les alliages à base de nickel Les alliages utilisés pour les tubes de GV Les contraintes des tubes de GV La fatigue thermique des conduites auxiliaires La corrosion des aciers ferritiques par l acide borique Évolution structurelle des aciers austénitiques moulés

5 Table des matières VII Chapitre 9 : Recommandations et perspectives La pérennité de l industrie nucléaire Spécificités de la science des matériaux pour le nucléaire Les effets d irradiation Installations en service et évolutions attendues Recherche et développement Formation et culture scientifique Annexe I Annexe II Annexe III Bibliographie Crédit des illustrations et références associées : Sigles Index

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