CEA - Tenue sous irradiation et corrosion au plomb d'aciers austénitiques revêtus ou non pour R4G

Domaine 

Matériaux, physique du solide

Contrat 

Post-doctorat

Intitulé de l'offre

Tenue sous irradiation et corrosion au plomb d'aciers austénitiques revêtus ou non pour R4G H/F

Sujet de stage

L'objectif de ce post-doctorat est de valider les solutions matériaux envisagées à travers l'étude des interactions avec le plomb ainsi que les couches de revêtement hors, puis sous irradiation.

Durée du contrat : 12 à 24 mois

Description de l'offre

Dans un cadre de décarbonation de nos sources d’énergies, les réacteurs nucléaires de génération IV (R4G) offrent une solution pertinente avec notamment une utilisation plus efficiente du combustible nucléaire. Dans ce contexte, le CEA apporte son soutien à Newcleo, qui développe des petits réacteurs modulaires à caloporteur plomb (SMR-LFR pour Small Modular Reactor – Lead-cooled Fast Reactor en anglais). Ces réacteurs, plus petits que les réacteurs à eau pressurisée exploités aujourd’hui en France, offrent les promesses d’une fermeture du cycle nucléaire, de marges de sûreté améliorées ainsi que d’une réduction des coûts liés à une industrialisation de leur fabrication.

Cependant, de nombreux challenges font obstacle au développement de ce type de réacteur. Le défi le plus important est celui de la compatibilité des matériaux de structure avec le métal liquide : le plomb est particulièrement corrosif à haute température vis-à-vis des aciers austénitiques, matériaux candidats pour le gainage combustible. La gaine représentant la première barrière de confinement, il est nécessaire de limiter le contact entre cette dernière et le métal liquide. A basse température (< 500°C), une fine couche passive se crée à l’interface entre le plomb liquide et le matériau de gainage, faisant office de barrière de protection contre la corrosion. A plus haute température, cette barrière devient inefficace. Il est ainsi envisagé de revêtir la gaine avec une fine couche imperméable et inerte. Ce revêtement doit garantir l’intégrité de la gaine dans des conditions extrêmes : forte fluence d’irradiation (> 100 déplacements par atome ou dpa) et haute température (> 500°C).

Newcleo et le CEA s’associent dans un projet de R&D concernant les matériaux pour systèmes nucléaires à neutrons rapides et leur comportement en corrosion au Pb liquide et sous irradiation. L’objectif de ce post-doctorat est de valider les solutions matériaux envisagées à travers l’étude des interactions avec le plomb ainsi que les couches de revêtement hors, puis sous irradiation. Le post-doctorant se reposera notamment sur la plateforme d’irradiations aux ions JANNuS-Saclay, permettant de reproduire les dégâts causés par l’irradiation neutronique sans activer les matériaux. Dans un premier temps, les matériaux nus seront irradiés après passivation pour étudier l’impact de l’irradiation sur la couche d’oxyde, puis consécutivement corrodés au Pb. Dans un second temps, une deuxième campagne d'irradiation sera menée sur les matériaux revêtus. La qualité des revêtements sera définie avant et après irradiation à l’aide d’examens métallographiques. Des analyses MET (Microscopie Electronique en Transmission) seront menées à partir de prélèvements FIB (Focused Ion Beam, faisceau d’ions focalisés) réalisés dans différentes régions. Ces analyses permettront de caractériser les défauts engendrés par l'irradiation et d’identifier une potentielle fragilité de l'interface.

Profil du candidat

• Vous êtes titulaire d'un Doctorat soutenu il y a moins de 3 ans.
• Vous avez des compétences en science des matériaux et plus particulièrement en métallurgie.
• Vous avez une expérience en caractérisation expérimentale des matériaux notamment en microscopie électronique à transmission (TEM et/ou STEM-EDS). La maîtrise du FIB est un plus.

Localisation du poste

Localisation du poste : France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville : Saclay