Compréhension et modélisation des mécanismes de corrosion des alliages chromino-formeurs dans les verres nucléaires

L'introduction de ce document pose le contexte de la recherche sur la corrosion des alliages chromino-formeurs dans les verres nucléaires, en soulignant l'importance de cette étude face à la gestion des déchets radioactifs issus des centrales nucléaires. Éric Schmucker évoque le fait que les déchets de haute activité, représentant une petite fraction du volume total des déchets, contribuent à une grande partie de la radioactivité totale. Cela souligne le besoin urgent de vitrification de ces déchets pour garantir leur stockage en toute sécurité. La vitrification, qui consiste à incorporer ces déchets dans une matrice de verre silicaté, est présentée comme un procédé essentiel. Ce processus est particulièrement complexe, car il nécessite une compréhension approfondie des interactions entre les alliages utilisés dans les pots de fusion et le verre en phase liquide. La recherche se concentre sur les mécanismes de corrosion afin d'améliorer la durabilité de ces matériaux. La phrase clé à retenir ici est : "La compréhension et la modélisation de ces mécanismes de corrosion permettent de proposer les directions les plus prometteuses à explorer pour la R&D de l’exploitant industriel."

Dans cette section, l'auteur explore les mécanismes de corrosion des alliages chromino-formeurs, en mettant l'accent sur la formation d'une couche d'oxyde de chrome (Cr2O3) qui protège l'alliage. Cependant, la stabilité et la croissance de cette couche dépendent de la compétition entre la formation de l'oxyde et sa dissolution dans le verre. Éric Schmucker souligne que ces processus se produisent simultanément, rendant leur étude indépendante complexe. L'auteur a mené des travaux expérimentaux sur des systèmes modèles simplifiés pour mieux comprendre ces interactions. Il est particulièrement intéressant de noter que les propriétés des verres, telles que la basicité et la viscosité, influencent ces mécanismes de corrosion. Les résultats montrent que la viscosité, un facteur jusqu'alors peu étudié, peut atténuer la corrosion des alliages. La citation pertinente ici est : "L’effet de la viscosité des verres n’avait pas encore été étudié vis-à-vis de la corrosion des alliages à ce jour."

Cette section détaille la méthodologie utilisée pour étudier la corrosion des alliages Ni-30Cr dans des conditions contrôlées. L'auteur a choisi une température de travail de 1150°C, représentative des conditions de fonctionnement des pots de fusion. La démarche expérimentale a consisté à décorréler les cinétiques de formation et de dissolution de l'oxyde, en utilisant des atmosphères gazeuses pour simuler les conditions rencontrées dans le verre fondu. Cette méthodologie innovante a permis de quantifier les effets des différents paramètres sur la corrosion. Les résultats expérimentaux ont des implications pratiques importantes pour l'industrie nucléaire, car ils fournissent des données cruciales pour le développement de matériaux plus résistants à la corrosion. L'extrait clé de cette section est : "La stabilité et la cinétique de croissance de cette couche protectrice, et par conséquent l’intégrité chimique de l’alliage, dépendent de la compétition entre la cinétique de formation de l’oxyde et sa cinétique de dissolution dans le verre."

La conclusion de cette thèse aborde les implications des résultats obtenus pour la recherche et le développement futurs dans le domaine de la gestion des déchets nucléaires. Éric Schmucker propose plusieurs pistes pour améliorer la résistance à la corrosion des alliages utilisés dans les pots de fusion, ce qui pourrait prolonger leur durée de vie et réduire les coûts associés à la maintenance et au remplacement des équipements. Il souligne également l'importance d'une collaboration continue entre les chercheurs et l'industrie pour appliquer ces résultats dans des contextes réels. Les travaux futurs pourraient se concentrer sur l'optimisation des formulations de verre et sur l'étude de nouveaux alliages plus résistants. Une citation significative à retenir est : "Les directions les plus prometteuses à explorer pour la R&D de l’exploitant industriel concernent les matériaux et les paramètres de fonctionnement du procédé."