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Influence de la microstructure de la thorine yttriée sur sa tenue au sodium, en vue de réaliser des sondes à oxygène dans les réacteurs au sodium de IVème Génération.

Résumé : Dans le cadre du développement du démonstrateur de réacteur de IVème Génération ASTRID (Advanced Sodium Fast Reactor for Industrial Demonstration), une sonde potentiométrique permettant de réaliser une mesure spécifique et précise de l’oxygène dissous dans le sodium, redondante et diversifiée par rapport à l’indicateur de bouchage, est en voie d’élaboration. Celle-ci inclut une céramique électrolyte, la thorine yttriée, qui en constitue un élément essentiel. Ce travail de thèse a donc consisté à évaluer les propriétés d’un tel électrolyte solide, dont sa conduction ionique et sa durabilité en sodium, en fonction de paramètres microstructuraux afin d’en optimiser les conditions d’élaboration.La première partie de ce travail de thèse a porté sur la préparation d’échantillons frittés d’oxydes mixtes Th1-xYxO2-x/2 (0,01 ≤ x ≥ 0,22) de microstructures variées. Après co-précipitation oxalique des cations, les précurseurs ainsi que les oxydes résultant de leur conversion ont fait l’objet de caractérisations structurale, morphologique ou chimique poussées. Par la suite, l’étape de densification conduisant à l’élaboration de cartes de frittage a consisté à maîtriser la microstructure des céramiques et ainsi répondre aux contraintes fixées par l’application visée (densité élevée, faible taille de grains). En outre, les propriétés de conduction des échantillons ont été évaluées par spectroscopie d’impédance. Un maximum de conductivité a été relevé pour des teneurs d’yttrium comprises entre 8 et 15 mol.%.Les céramiques préparées ont ensuite été testées dans le sodium liquide à 500°C pendant plusieurs centaines d’heures. Dans les conditions expérimentales retenues, alors qu’aucun signe de corrosion n’a été observé à la surface des matériaux, les fractographies ont mis en évidence deux faciès de rupture différents indiquant une pénétration du sodium aux joints de grains. Des mesures par spectroscopie d’impédance après corrosion ont en outre montré une réponse différente du signal électrique, notamment au niveau des phénomènes de blocages. Par ailleurs, l’ajout volontaire d’impuretés a été réalisée au sein de certaines céramiques (Al, Zr et Si jusqu’à 1 mass.% ). Alors que de telles impuretés n’entraînent que de légères modifications microstructurales (diminution de la taille de grains), un effet délétère a pu être constaté quant à la tenue au sodium lors de l’incorporation de silicium ou de fortes teneurs de zirconium.
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Theses
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02281827
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Monday, September 9, 2019 - 3:15:06 PM
Last modification on : Tuesday, September 10, 2019 - 1:22:29 AM
Document(s) archivé(s) le : Saturday, February 8, 2020 - 12:22:11 AM

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HACENE_CHERKASKI_2018_archivag...
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  • HAL Id : tel-02281827, version 1

Citation

Yanis Hacene Cherkaski. Influence de la microstructure de la thorine yttriée sur sa tenue au sodium, en vue de réaliser des sondes à oxygène dans les réacteurs au sodium de IVème Génération.. Autre. Université Montpellier, 2018. Français. ⟨NNT : 2018MONTS126⟩. ⟨tel-02281827⟩

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