Le CEA modélise le comportement du fer sous irradiation

Des chercheurs de la Direction de l’énergie nucléaire du CEA viennent de publier dans Nature Materials leurs travaux sur le vieillissement des matériaux sous irradiation. L

eurs résultats obtenus sur le fer, à partir de l’échelle atomique permettront de mieux comprendre le vieillissement des matériaux des centrales nucléaires actuelles. 

Les chercheurs du CEA à Bruyères le Châtel ont relevé ce défi en couplant plusieurs techniques de simulation numérique opérant à différentes échelles. C’est la simulation multi-échelles qui consiste à utiliser les résultats numériques issus d’une échelle de temps et d’espace comme données d’entrée d’une modélisation à l’échelle supérieure.

Dans un premier temps, des simulations numériques ont permis, à partir de la mécanique quantique, de décrire la structure et la migration des défauts et des amas de défauts.

 Dans un second temps, à partir de ces propriétés élémentaires des défauts, les chercheurs ont pu reconstruire par un modèle cinétique l’évolution des défauts et leurs effets sur les propriétés macroscopiques d’un échantillon de fer irradié.

Ces simulations ont ensuite été comparées à des mesures expérimentales indirectes : le très bon accord obtenu montre le réalisme de cette modélisation multi-échelles. Cela met en évidence le rôle de la migration de petits amas interstitiels et lacunaires qui n’était pas suspectée jusqu’alors.

Ces travaux seront mis en application pour l’interprétation du comportement mécanique des aciers ferritiques qui constituent les matériaux de structure des centrales nucléaires à fission actuelles et qui sont proposés pour les centrales à fusion futures.

Michel Le Toullec