Mesures optiques de déformation de crayons de combustibles nucléaires

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Au sein d’un réacteur nucléaire, l’environnement extrême dans lequel sont placés les pastilles de combustible (UO2) et leur gainage (alliage de zirconium) fait apparaître différents phénomènes physiques, mécaniques et physico-chimiques. Ces phénomènes sont à l’origine des mécanismes inhérents à l’interaction pastille-gaine (craquelures et déformations des pastilles), responsables de la déformation de la partie extérieure du gainage de combustible. Dans certains cas extrêmes, ces mécanismes peuvent conduire à une rupture du gainage. La caractérisation de la dynamique de ces déformations est donc une problématique de toute première importance pour assurer la conduite et la sécurité des réacteurs nucléaires.

Dans le cadre de ses recherches, le LAMIR (laboratoire du Département d’Etude des Combustibles du CEA Cadarache) développe une installation de traitement thermique capable de reproduire les conditions extrêmes rencontrées par les combustibles en réacteur. Il souhaite compléter cet équipement avec un outil d’observation et de quantification en ligne des déformations. En regard des spécifications liées à cet environnement (champs magnétiques, vibrations, flux de gaz, surfaces diffusantes, …), quantifier des déplacements à l’échelle du micromètre est un véritable challenge et écarte la plupart des techniques utilisées couramment pour le contrôle non destructif. C’est pourquoi nous développons un interféromètre adapté à l’observation et à la quantification en ligne de ces déformations. Il s’agit d’un interféromètre de speckle à décalage de phase, basé sur un interféromètre de Michelson pour la mesure de déplacements hors-plan, associé à des étapes de traitement d’image pour la reconstruction des déformations dans un contexte favorable à la dégradation du rapport signal à bruit.