Modelisation des effets de l'endommagement dans les milieux heterogenes viscoelastiques simulation du comportement des combustibles MOX

Abstract

International audienceLe MOX (Mixed oxydes) est un combustible nucleaire au meme titre que l'uranium enrichi utilise dans certains reacteurs francais. Ce combustible est un melange d'oxyde d'uranium et d'oxyde de plutonium. Avec le procede actuel de fabrication, le MOX est un materiau heterogene triphase de type inclusionnaire dont les differentes phases ont une teneur en plutonium differente. La simulation du comportement sous irradiation du combustible s'appuie sur une approche multi-physique dans laquelle les contraintes internes resultant des gonflements differentiels induits par l'irradiation sont modelisees par une approche d'homogeneisation tenant compte des deformations viscoplastiques apparaissant dans les phases [1]. Dans le cadre de ce travail de these, nous souhaitons a present etendre cette modelisation par homogeneisation a l'endommagement fragile des phases, endommagement susceptible d'apparaitre en situation accidentelle.La premiere approche etudiee represente l'endommagement des phases avec le modele de fissuration [2] developpe anterieurement pour representer le comportement fragile des pastilles combustibles. Dans ce modele applique a present a l'echelle des phases du MOX, la fissuration est representee par une deformation de fissuration qui s'ajoute aux autres deformations inelastiques. En premiere approche, le changement d'echelle est effectue en considerant que cette deformation de fissuration moyenne par phase est pilotee par la moyenne des contraintes dans la phase consideree. La linearisation du comportement est effectuee soit par une approche de type Kroner [3] (deformation de fissuration assimilee a une deformation libre) soit de type Hill [4] (linearisation de la vitesse de deformation associee a la fissuration). Ensuite, pour obtenir le comportement au niveau macroscopique, on utilise le modele de Mori-Tanaka. Ces deux approches sont comparees en considerant un element de volume libre a son bord et constitue d'une seule famille d'inclusion a laquelle on impose un gonflement differentiel. Dans le cas elastique fragile, les predictions obtenues avec les deux modeles sont ici comparees (amorcage, propagation), ce qui conduit d'ores et deja a des premiers enseignements