Water Chemistry of Nuclear Reactor Systems 7 PDF Download
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Author: Publisher: Thomas Telford ISBN: 0727725653 Category : Nuclear reactors Languages : en Pages : 452
Book Description
These proceedings of the seventh conference address the chemical factors important to the operation of water power reactors with minimum corrosion, operator radiation dose and effluent discharges.
Author: Publisher: Thomas Telford ISBN: 0727725653 Category : Nuclear reactors Languages : en Pages : 452
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These proceedings of the seventh conference address the chemical factors important to the operation of water power reactors with minimum corrosion, operator radiation dose and effluent discharges.
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A ce jour, les causes de la fissuration par CSC en milieu primaire de l'alliage 600 et de la résistance de l'alliage 690 ne sont toujours pas comprises. L'influence de la gamme de fabrication sur la sensibiblité de ces alliages est également très peu connue. Dans ces conditions, il est difficile d'apprécier la marge de sécurité offerte par l'alliage 690, aujourd'hui massivement utilisé dans les réacteurs à eau pressurisée. Cette étude a pour objectif d'apporter des éléments discriminants vis à vis des mécanismes proposés pour expliquer la fissuration de l'alliage 600 en milieu primaire. Pour ce faire, une caractérisation détaillée des couches d'oxydes mais également des conséquences de la croissance de ces couches sur les matériaux sous-jacents, a été réalisée pour les 2 matériaux concernés. Cette étude a également pour mission d'évaluer l'influence de la gamme de fabrication sur la sensibilité des 2 alliages étudiés. Pour cela une caractérisation détaillée des surfaces industrielles internes des tubes de GV a été réalisée. Ensuite des essais de corrosion sous contrainte ont été réalisés pour évaluer la nocivité des défauts observés sur ces 2 types de couches superficielles. Les résultats obtenus plaident pour un mécanisme de fissuration reposant sur l'oxydation interne du matériau. En ce qui concerne les surfaces industrielles, l'élaboration des tubes est susceptible d'engendrer la formation d'une couche superficielle où les propriétés du matériau sont différentes de celles du matériau de coeur.
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DANS CE TRAVAIL, NOUS ETUDIONS LE COMPORTEMENT EN CORROSION GENERALISEE DES TUBES DE GENERATEUR DE VAPEUR DES REACTEURS A EAU PRESSURISEE. NOTRE ANALYSE PORTE SUR LES ALLIAGES DE NICKEL 600 ET 690 AINSI QUE SUR L'ALLIAGE 800 A BASE DE FER, TOUS CES MATERIAUX ETANT EXPOSES DANS LES CONDITIONS DE TEMPERATURE ET DE CHIMIE DU MILIEU PRIMAIRE. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE A UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DE LA CORROSION GENERALISEE DE CE TYPE D'ALLIAGES A HAUTE TEMPERATURE EN MILIEU AQUEUX. LE CHAPITRE SUIVANT DECRIT LES DIFFERENTES CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX ETUDIES. ON DETERMINE ENSUITE LORS D'ESSAIS EN AUTOCLAVE A RECIRCULATION L'INFLUENCE DE CES CARACTERISTIQUES SUR LES CINETIQUES DE CORROSION ET DE RELACHEMENT EN MILIEU PRIMAIRE. POUR INTERPRETER LES VARIATIONS DE COMPORTEMENT OBSERVEES, DES ANALYSES STRUCTURALES ET CHIMIQUES SONT REALISEES SUR LES OXYDES FORMES AU COURS DES ESSAIS DE CORROSION. CES DIFFERENTS ESSAIS METTENT EN AVANT L'INFLUENCE CONSIDERABLE DES CARACTERISTIQUES DE L'ETAT DE SURFACE. ILS CONFIRMENT LE ROLE ACCELERATEUR DE L'ECROUISSAGE. ILS METTENT EGALEMENT EN EVIDENCE LE ROLE SPECIFIQUE DE L'ELECTROPOLISSAGE LIE A LA FORMATION INITIALE D'UN FILM DE SURFACE RICHE EN CHROME. CE FILM ORIENTE A HAUTE TEMPERATURE LA CROISSANCE D'UN OXYDE QUI PRESENTE MOINS DE DEFAUTS STRUCTURAUX QUE SUR LES AUTRES ETATS DE SURFACE ET QUI BLOQUE AINSI PLUS EFFICACEMENT LE TRANSFERT DES IONS IMPLIQUES DANS LE PROCESSUS DE CORROSION. LES METHODES ELECTROCHIMIQUES ET PHOTOELECTROCHIMIQUES MONTRENT QUE LE TRANSFERT ELECTRONIQUE DANS L'OXYDE NE PEUT CONSTITUER UNE ETAPE LIMITANTE DE LA CORROSION. DANS LA DISCUSSION GENERALE, UN MECANISME DE CORROSION ET DE RELACHEMENT EST PROPOSE, PERMETTANT D'INTERPRETER L'ENSEMBLE DES RESULTATS OBTENUS.
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Les tubes en alliage 600 mill-annealed (MA) présentent de la corrosion dans les zones confinées du côté secondaire des générateurs de vapeur des centrales à réacteur à eau pressurisée. Il est possible qu'à terme, les tubes plus récents en alliage 600 traité thermiquement (TT) présentent également de la corrosion. Nous proposons une modélisation empirique et statistique afin de prévoir le comportement en corrosion des tubes en alliage 600 MA et TT, basée sur des essais de corrosion sous contrainte de longue durée dans des milieux confinés type : le milieu soude et le milieu sulfate. La modélisation en milieu soude montre que la corrosion sous contrainte de l'alliage 600 se produit selon trois stades successifs : une période d'incubation, un stade de propagation lente puis un stade de propagation rapide. Nous prévoyons de manière satisfaisante les localisations et orientations de fissures observées sur site ainsi que le risque faible de passage en régime rapide. De plus, nous mettons en évidence un risque de corrosion de ces tubes, significativement plus faible pour les tubes en alliage 600 TT que pour ceux en alliage 600 MA. Le modèle en milieu de sulfate, établi par « réparation » de plan d'expériences, met en évidence des interactions significatives entre paramètres, non prévisibles à priori. Il décrit de manière satisfaisante le comportement en corrosion du côté secondaire des tubes de générateurs de vapeur. L'effet bénéfique du traitement thermique sur la résistance à la corrosion.
Author: Jean-Marie Boursier Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 171
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LA CORROSION SOUS CONTRAINTE EN EAU LITHIEE-BORIQUEE (EAU PRIMAIRE) DES TUBES EN ALLIAGE 600 DE GENERATEURS DE VAPEUR DES REACTEURS A EAU PRESSURISEE EST UN PROBLEME GENERIQUE TOUCHANT L'ENSEMBLE DU PARC NUCLEAIRE FRANCAIS ET ETRANGER. LE MECANISME DE FISSURATION SOUS CONTRAINTE INTERGRANULAIRE DE L'ALLIAGE 600 EN EAU PRIMAIRE N'ETANT PAS CLAIREMENT ETABLI, UNE ETUDE DU COMPORTEMENT EN CORROSION SOUS CONTRAINTE ETAIT DONC NECESSAIRE A LA COMPREHENSION DU MECANISME. DES ESSAIS A CHARGE IMPOSEE ET DE TRACTION LENTE ONT MONTRE QUE LA FISSURATION SOUS CONTRAINTE COMPORTAIT UNE PHASE D'AMORCAGE, SUIVIE D'UNE PHASE DE PROPAGATION A VITESSE LENTE ET D'UNE PHASE DE PROPAGATION RAPIDE CONDUISANT A LA RUPTURE. L'ETUDE DE L'INFLUENCE DES PARAMETRES MECANIQUES A PERMIS DE DEGAGER LES POINTS SUIVANTS: - LES ECROUISSAGES SUPERFICIEL ET VOLUMIQUE ONT UN ROLE NEFASTE (REDUCTION DE LA PERIODE D'AMORCAGE ET AUGMENTATION DES VITESSES DE FISSURATION), - LA VITESSE DE DEFORMATION PLASTIQUE EST LE PARAMETRE MECANIQUE GOUVERNANT LA FISSURATION. L'ETUDE COMPLEMENTAIRE DU COMPORTEMENT EN FLUAGE A MONTRE UNE AUGMENTATION DE LA VITESSE DE FLUAGE LIEE A LA PRESENCE DU MILIEU, TRADUISANT UNE INTERACTION PLASTICITE/ENVIRONNEMENT. L'EVOLUTION DES DIFFERENTES PHASES DE LA FISSURATION EN FONCTION DE LA VITESSE DE DEFORMATION A PERMIS D'UNE PART DE MONTRER QUE LE TEMPS D'AMORCAGE EST DE NATURE ELECTROCHIMIQUE, QUE LA DUREE DES 2 PHASES DE PROPAGATION DEPENDAIT FORTEMENT DE LA VITESSE DE DEFORMATION, ET D'AUTRE PART D'ESTIMER LES MARGES APPORTEES PAR LES PRODUITS DE SUBSTITUTION
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LES TUBES DES GENERATEURS DE VAPEUR EN ALLIAGE 600 MA SONT AFFECTES DU COTE SECONDAIRE DANS LES REACTEURS A EAU SOUS PRESSION PAR UNE CORROSION INTERGRANULAIRE (IGA). CETTE CORROSION APPARAIT DANS LES ZONES CONFINEES SOUS LES DEPOTS AU NIVEAU DES PLAQUES ENTRETOISES ET EN PIED DE TUBE. ELLE FUT LONGTEMPS ATTRIBUEE A UNE CORROSION CAUSTIQUE. IL SEMBLE AUJOURD'HUI, QU'ELLE PUISSE SE DEVELOPPER DANS DES ENVIRONNEMENTS PLUS PROCHES DE LA NEUTRALITE EN PRESENCE DE DEPOTS D'ALUMINOSILICATES. DANS CETTE ETUDE, NOUS AVONS DEFINI PAR DES MESURES ELECTROCHIMIQUES (SPECTROSCOPIE D'IMPEDANCE) ET DES ANALYSES DE SURFACES (MEB, EDX, ESCA, IRTF, SDL) LE ROLE DES ELEMENTS IDENTIFIES SUR LES TUBES EXTRAITS D'INSTALLATIONS NUCLEAIRES : SILICE, PHOSPHATES ET COMPOSES ORGANIQUES. LES ESSAIS ONT ETE REALISES A 300\C DANS DES MILIEUX VISANT A REPRODUIRE LES ZONES CONFINEES. LA SPECTROSCOPIE D'IMPEDANCE A HAUTE TEMPERATURE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE LES PROCESSUS PHYSICO-CHIMIQUES AYANT LIEU A L'INTERFACE : INTERACTIONS ENTRE LES COMPOSES ORGANIQUES ET LES PHOSPHATES OU LA SILICE QUI FORMENT UN FILM DIELECTRIQUE ; LA PASSIVITE DU METAL OU LA FORMATION DES DEPOTS ; LA DIFFUSION D'UNE ESPECE ORGANIQUE ET DES PROCESSUS DE CORROSION. LES COMPOSES ORGANIQUES PRESENTS DANS LE MILIEU SECONDAIRE SONT SUSCEPTIBLES DE SE DECOMPOSER ET D'EVOLUER EN DE NOMBREUSES FONCTIONS ORGANIQUES POUVANT FORMER DES LIGANDS DES METAUX DE TRANSITION ET D'INHIBER LA FORMATION DE LA COUCHE PROTECTRICE D'OXYDE SPINELLE RICHE EN CHROME. DES ESSAIS DE CORROSION SOUS CONTRAINTE ONT ETE REALISES EN CAPSULES. IL A ETE OBSERVE LA MEME MORPHOLOGIE DE CORROSION IDENTIFIEE SUR LES TUBES EXTRAITS D'INSTALLATIONS NUCLEAIRES : LA PRESENCE DES DEPOTS D'ALUMINOSILICATES, D'UNE SOUS-COUCHE ENRICHIE EN CHROME MAIS NON PROTECTRICE ET DES AMORCES D'IGA SOUS CETTE COUCHE.
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La corrosion sous contrainte (CSC) est un mode de dégradation qui affecte de nombreux alliages au sein des réacteurs à eau sous pression, notamment les alliages base nickel tubes des générateurs de vapeur (GV). La fissuration qu'elle engendre intervient tant du côté primaire que secondaire, en particulier dans des zones où la composition du milieu est mal définie. La sensibilité à la CSC des alliages base nickel dépend de leur teneur en chrome, ce qui a conduit au remplacement de l'alliage 600 (15% Cr) par l'alliage 690 (30% Cr). L'objectif de cette thèse est double : i) observer l'effet de la teneur en chrome sur la corrosion et ii) caractériser l'effet du milieu sur le mode de dégradation d'un tube de GV. Pour ce faire un tube industriel et des alliages modèles, à teneur en chrome contrôlée, ont été étudiés. La mise en oeuvre de diverses techniques de caractérisation : SIMS ; MET – FEG : préparation des lames minces, HAADF, EELS, EDX - nous a permis d'étudier les produits de corrosion en surface et au sein même des fissures de CSC. L'influence de la teneur en chrome et de l'état de surface sur la corrosion généralisée a été mise en évidence pour les alliages modèles. De plus, nous avons observé la présence d'oxygène le long de jonctions triples plusieurs micromètres sous la surface. Les essais de CSC montrent l'effet bénéfique du chrome pour des teneurs comprises entre 5% et 30%. La déformation modifie la structure des couches d'oxyde interne riches en chrome et donc leur caractère protecteur. Des fissures de CSC obtenues dans différents milieux ont été caractérisées par MET. Les couches d'oxydes formées dans les fissures diffèrent de celles observées en surface, ce qui révèle une modification du milieu et des conditions au sein des fissures. Ainsi, nous avons pu établir des caractéristiques structurales des produits de corrosion (en surface et dans les fissures) qui constituent une signature des différents milieux étudiés.
Author: Richard Rios Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 288
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Le (ou les) mécanismes de corrosion sous contrainte des tubes de générateurs de vapeur en alliage 600 des réacteurs à eau sous pression demeurent mal connus, malgré de nombreuses études sur le sujet. Ce travail s'est donc donné pour objectif d'améliorer la compréhension des mécanismes impliqués dans ce processus. Après une revue critique des mécanismes généraux de corrosion sous contrainte et un examen des faits expérimentaux concernant l'alliage 600 en relation avec l'applicabilité des mécanismes au système étudie, on a étudié lors d'essais de laboratoire l'effet des paramètres physico-chimiques et métallurgiques pertinents en regard des mécanismes : ajout d'hydrogène ou d'oxygène, microstructure, composition chimique locale. Les résultats obtenus, couplés à des dosages d'hydrogène dans le matériau après essai, ont permis de dégager les points suivants : i) l'hydrogène dans la solution favorise l'amorçage (via la dissolution/oxydation) et la propagation des fissures pour les faibles surpressions, puis cet effet s'inverse aux fortes surpressions. De plus, à température ambiante et sous chargement cathodique, l'hydrogène permet la fissuration de l'alliage 600. Toutefois, l'absorption d'hydrogène n'a pas pu être corrélée avec la sévérité de la fissuration ; ii) la fissuration du matériau par corrosion sous contrainte n'est pas accélérée par les paramètres favorisant la dissolution/oxydation, mais celle-ci semble être la première et indispensable étape de l'endommagement. L'ensemble des résultats obtenus montrent que les mécanismes de dissolution ou l'hydrogène ne suffisent pas à expliquer la fissuration de l'alliage 600 en milieu primaire. La mise en évidence en microscopie électronique à balayage de micro-facettes de clivage au voisinage des joints de grains sur les faciès de rupture d'éprouvettes plaide en faveur d'un nouveau mécanisme reposant sur des interactions corrosion/plasticité
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Une révision récente des spécifications chimiques de l'eau du circuit secondaire des centrales nucléaires à réacteurs à eau pressurisée (REP) autorise l'augmentation de la concentration d'hydrazine afin de se prémunir de la corrosion sous contrainte des alliages de nickel constituant le faisceau tubulaire des générateurs de vapeur (GV). Cette étude vise à examiner l'influence d'un tel environnement réducteur sur le comportement des composants internes des générateurs de vapeur. La première partie de ce travail est consacrée à une étude bibliographique de la corrosion de ces matériaux accélérée par l'écoulement (phénomène dit de corrosion-érosion) et des propriétés physico-chimique de l'hydrazine dans le contexte considéré. Plusieurs tests ont été réalisés en boucle d'essai dans les conditions thermohydrauliques et chimiques proches de celles existantes dans le générateur de vapeur, en vue d'examiner l'influence de l'hydrazine sur la vitesse de corrosion-érosion et sur les potentiels électrochimiques. Les résultats montrent une évolution particulière de la vitesse de corrosion-érosion en fonction de la concentration en hydrazine (courbe en "cloche"). Afin d'interpréter les variations de comportement observées, les couches d'oxydes formées au cours des essais de corrosion ont été analysées et caractérisées au moyen de différentes techniques complémentaires (DRX, MEB, SDL, LEEIXS, AFM, CEMS, SIE). Une couche de magnétite d'épaisseur quasiment constante a été mise en évidence. Les variations de la topographie de surface et de la porosité de l'oxyde ont été reliées à l'influence de l'hydrazine sue la solubilité de l'oxyde. Un mécanisme de la corrosion-érosion dans les milieux réducteurs est alors proposé. Il permet d'interpréter les principaux résultats expérimentaux de ce travail. Enfin, le modèle associé à ce processus est appliqué pour prédire les cinétiques de dégradation des internes des générateurs de vapeur et pour définir le conditionnement chimique de l'eau du circuit secondaire des centrales REP le plus favorable vis-à-vis de la corrosion-érosion.
Author: Pierre Laghoutaris Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 214
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De nombreuses études ont été réalisées par la communauté scientifique internationale sur la Corrosion Sous Contrainte (CSC) de l'Alliage 600 en milieu primaire des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP). Néanmoins, les mécanismes à l'origine de cette fissuration sont encore mal compris. Un certain nombre de modèles ont été développés et proposés, cependant peu d'entre eux arrivent à intégrer l'influence de tous les paramètres. Le mécanisme d'oxydation interne et la famille de modèles basés sur l'action de l'hydrogène ont paru les plus prometteurs. L'objectif de l'étude était d'apporter des connaissances nouvelles sur le/les mécanisme/s de CSC. Il a été choisi de cibler les expérimentations de façon à sélectionner les modèles les plus pertinents. Pour cela des essais dans un milieu simulant le milieu primaire avec des marqueurs isotopiques (oxygène 18 et deutérium) ont été menés sur deux types d'éprouvettes. Des éprouvettes à déformation imposée de type « U-bend » ont été utilisées dans un premier temps et des éprouvettes sous forme de plaquette ayant des microstructures contrôlées ont été utilisées dans un second temps. Les caractérisations des fissures et des pénétrations d'oxyde intergranulaire par MEB, MET, SIMS, Nano-SIMS et des dosages d'hydrogène, ont permis une nouvelle analyse de la CSC de l'Alliage 600 en milieu REP, concernant plus particulièrement les points suivants : la stabilité thermodynamique des phases, la répartition et la morphologie des oxydes observés dans les fissures, le rôle de l'hydrogène, la nature des carbures de chrome et le caractère continu/discontinu du mécanisme de fissuration. A partir des résultats obtenus à l'aide du traçage isotopique de l'hydrogène et de l'oxygène couplé à l'utilisation de différentes techniques d'analyse complémentaires, il a été proposé un nouveau modèle de mécanisme de fissuration basé sur la formation d'oxyde de chrome aux joints de grains de l'alliage. Ce modèle permet de prendre en compte le rôle des paramètres liés au matériau (taux de défauts, déformation, type de joint de grain) et au milieu (teneur en hydrogène, température) qui influeraient sur les cinétiques de diffusion de l'oxygène dans l'oxyde aux joints de grains de l'alliage et du chrome aux joints de grains de l'alliage
Author: 
Author: 
Author: Jérôme Panter
Author: STEPHANE.. GARDEY
Author: Ellen-Mary Pavageau
Author: Jean-Marie Boursier
Author: STEPHANE.. CHEVALIER
Author: Frédéric Delabrouille
Author: Richard Rios
Author: Fabien Vermorel
Author: Pierre Laghoutaris