Modélisation des effets de l'endommagement dans les milieux hétérogènes viscoélastiques - simulation du comportement des combustibles MOX.

Abstract

International audienceLe MOX (Mixed oxydes) est un combustible nucléaire au meme titre que l'uranium enrichi utilise dans certains réacteurs français. Ce combustible est un melange d'oxyde d'uranium et d'oxyde de plutonium. Avec le procédé actuel de fabrication, le MOX est un matériau hétérogène triphasé de type inclusionnaire dont les différentes phases ont une teneur en plutonium différente. La simulation du comportement sous irradiation du combustible s'appuie sur une approche multi-physique dans laquelle les contraintes internes resultant des gonflements différentiels induits par l'irradiation sont modélisées par une approche d'homogénéisation tenant compte des deformations viscoplastiques apparaissant dans les phases [1]. Dans le cadre de ce travail de these, nous souhaitons a present étendre cette modélisation par homogénéisation a l'endommagement fragile des phases, endommagement susceptible d’apparaître en situation accidentelle.La premiere approche étudiée représente l'endommagement des phases avec le modèle de fissuration développé antérieurement pour représenter le comportement fragile des pastilles combustibles. Dans ce modèle applique a present a l’échelle des phases du MOX, la fissuration est représentée par une deformation de fissuration qui s'ajoute aux autres deformations inélastiques. En premiere approche, le changement d’échelle est effectue en considérant que cette deformation de fissuration moyenne par phase est pilotée par la moyenne des contraintes dans la phase considérée. La linéarisation du comportement est effectuée soit par une approche de type Kroner [3] (deformation de fissuration assimilée a une deformation libre) soit de type Hill [4] (linéarisation de la vitesse de deformation associée a la fissuration). Ensuite, pour obtenir le comportement au niveau macroscopique, on utilise le modèle de Mori-Tanaka. Ces deux approches sont comparées en considérant un element de volume libre a son bord et constitue d'une seule famille d'inclusion a laquelle on impose un gonflement différentiel. Dans le cas élastique fragile, les predictions obtenues avec les deux modèles sont ici comparées (amorçage, propagation), ce qui conduit d'ores et déjà a des premiers enseignements