Latest Results on M5^TM Alloy under RIA and LOCA Representative Conditions

¹ AREVA
² EDF/SEPTEN (France)

Résumé

Issu d'un programme important d'optimisation et de développement industriel, l'alliage M5^TM (*) proposé par Framatome ANP en tant que matériau de gainage et de structure répond aux exigences des utilisateurs du combustible (haute fiabilité et stabilité dimensionnelle, tenue à la corrosion élevée, faible absorption d'hydrogène) et respecte les critères IPG, RIA et APRP dans des conditions d'exploitation de plus en plus sollicitantes.

L'alliage M5^TM est optimisé et maîtrisé industriellement, ses propriétés sont stables et sa stabilité se conserve sous irradiation. Les essais en pile et, surtout, le retour d'expérience d'irradiation en REP font la démonstration que l'alliage M5^TM possède toutes les propriétés nécessaires pour un fonctionnement plus poussé du réacteur en conditions d'exploitation normales.

Dans cet article, nous présenterons les derniers résultats acquis sur la tenue du gainage en alliage M5^TM en conditions RIA et APRP par rapport à celle du Zircaloy-4. Dans ce cadre, Framatome ANP et EDF ont réalisé dans les laboratoires du CEA un certain nombre d'essais en vraie grandeur ainsi que des analyses complètes sur l'alliage M5^TM et sur le Zircaloy-4.

Dans un premier temps, nous présenterons les derniers résultats RIA, en particulier une interprétation des essais de simulation RIA réalisés dans la boucle d'essai CABRI sur des crayons à épuisement élevé en alliage M5^TM et des essais de caractéristiques mécaniques réalisés sur des gainages fortement irradiés.

Dans la deuxième et principale partie de cet article, nous présenterons des études portant sur le comportement mécanique post-trempe de tubes de gainage réceptionnés, pré-hydrurés et pré-oxydés, intervenant après oxydation simple face dans le domaine de température de 1000 à 1250°C et trempe directe.

L'article portera sur le comportement mécanique posttrempe en APRP de tubes de gainage pré-hydrurés et pré-oxydés en Zircaloy-4 et en M5^TM, pour des teneurs caractéristiques en hydrogène allant de ~120 à ~600 ppm en masse, en fonction de l'alliage. Des essais de compression sur anneau à température ambiante et à 135°C ont été réalisés pour différentes conditions d'oxydation. En parallèle à ces essais mécaniques, des investigations métallurgiques approfondies ont été réalisées afin de disposer de meilleures connaissances sur le mécanisme de rupture en fonction des matériaux et de la teneur en hydrogène, pour des conditions d'oxydation différentes. Les résultats finaux ont été présentés et discutés en fonction de l'effort, de la déformation ou de l'énergie, en tenant compte de l'analyse métallurgique.