Mécanismes et mécanique de fissuration lente dans les matériaux de base et de joints soudés vieillis en PEHD
| Spécialité | Mécanique |
| Ecole doctorale | ISMME - Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique |
| Directeur de thèse | LAIARINANDRASANA Lucien |
| Co-directeur | OVALLE-RODAS Cristian |
| Unité de recherche | Centre des Matériaux |
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| Date de validité | 28/06/2025 |
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| Mots-clés | -, - -, - |
| Résumé | L'industrie nucléaire mondiale, notamment les acteurs américains (EPRI) et britanniques (EDF Energy), sont fortement engagés dans la qualification de canalisations en PolyEthylène Haute Densité (PEHD) pour des circuits d'eau impliqués dans la sûreté des réacteurs. Ce matériau est proposé dans des programmes de construction et de rénovation de centrales notamment pour ses qualités de tenue au séisme et de durabilité en service. En outre, les tuyauteries en PEHD présentent un bon retour d'expérience dans les industries de transport et de distribution d'eau potable et de gaz.
C'est pourquoi, depuis 2010, EDF R&D a initié des travaux de recherche sur l'étude du comportement et de la durabilité du matériau vis-à -vis de la chimie de l'eau utilisée dans les conduites d'alimentation des circuits de refroidissements. Ce matériau offre une bonne résistance aux sollicitations mécaniques, ainsi qu'une bonne tenue à la corrosion et à la propagation de fissure. Sa légèreté relative facilite les opérations de pose et de maintenance de tuyauteries.
EDF a fait le choix, pour des raisons technico-économiques, de mettre en œuvre une solution constituée de tuyauteries en PEHD enterrées, en remplacement des tuyauteries métalliques en galerie, révélées sensibles à la corrosion aux ions chlorures présents dans l'eau de mer. Dans un réacteur à eau sous pression (REP), le circuit d'intérêt assure le refroidissement du RRI au moyen de la source froide . Le RRI est le système de réfrigération intermédiaire, il assure le refroidissement d'équipements classés de sûreté. Le choix du PEHD a pour objectif d'améliorer la résistance du circuit à la corrosion à l'eau de mer : EDF vise à estimer la durée de vie du circuit d'intérêt en PEHD sur l'ensemble de son cycle de vie, incluant les phases de pré-exploitation, d'exploitation et post-exploitation.
En centrale nucléaire, ces tuyauteries subissent une pression interne due aux solutions transportées. Pour les centrales de bord de mer, le circuit s'alimente en eau de mer ayant subi un traitement chimique (électrochloration) afin de réduire les risques d'encrassement.
Des zones singulières peuvent exister dans les canalisations considérées : il s'agit de toute zone hors partie droite courante comprenant les liaisons soudées, les coudes et les brides. Dans cette étude, on se focalisera sur les zones soudées constituées du matériau de base (MB) du matériau de soudure ou joint soudé (JS) et des interfaces ou interphases également appelées comme la zone affectée thermiquement (ZAT). Tous ces matériaux peuvent présenter des hétérogénéités ou gradient de propriétés. - |
| Contexte | - |
| Encadrement | Directeur de thèse:Lucien LAIARINANDRASANA
Co-Directeur: Cristian OVALLE-RODAS
Co-encadrants: Pierre Yves Le Gac (IFREMER), Maelenn Le Gall (IFREMER), Morgane Broudin (EDF) |
| Profil candidat | Profil type pour une thèse à MINES ParisTech: Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum). Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.
Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) : Mécanique, Polymères, Physico-chimie du vieillissement, Modélisation par éléments finis sont un plus
Pour postuler : Envoyer votre dossier à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr comportant
• un curriculum vitae détaillé
• une copie de la carte d'identité ou passeport
• une lettre de motivation/projet personnel
• des relevés de notes L3, M1, M2
• 2 lettres de recommandation
• les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation
• une attestation de niveau d'anglais Typical profile for a thesis at MINES ParisTech: Engineer and / or Master of Science - Good level of general and scientific culture. Good level of knowledge of French (B2 level in french is required) and English. (B2 level in english is required) Good analytical, synthesis, innovation and communication skills. Qualities of adaptability and creativity. Teaching skills. Motivation for research activity. Coherent professional project.
Prerequisite (specific skills for this thesis):
Applicants should supply the following :
• a detailed resume
• a copy of the identity card or passport
• a covering letter explaining the applicant's motivation for the position
• detailed exam results
• two references : the name and contact details of at least two people who could be contacted
• to provide an appreciation of the candidate
• Your notes of M1, M2
• level of English equivalent TOEIC
to be sent to recrutement_these@mat.mines-paristech.fr |
| Résultat attendu | - Base de données expérimentales : MB, JS, ZAT
- Modèles numériques permettant de simuler la réponse mécanique en chargement croissant et en fluage des MB, JS dans un état non vieilli et vieillis (état à définir par les partenaires) |
| Objectif | - Obtenir une bonne description de la microstructure et des caractéristiques physico-chimiques d'une zone soudée en comparaison avec celles du matériau de base.
- Etudier les évolutions relatives de ces caractéristiques au cours de plusieurs états de vieillissements accélérés.
- Etendre la notion de coefficient de soudabilité (rapport entre les contraintes maximales d'une éprouvette en MB et d'une éprouvette avec JS) à une sollicitation en fluage (pression interne constante dans un tube). Analyser l'effet du vieillissement sur ce coefficient. Analyse critique du coefficient de soudabilité.
- Etudier la fragilité relative des zones soudées par rapport au matériau de base sous chargement croissant et sous fluage.
- Comprendre les mécanismes de fissuration fragile lente sur les zones soudées en comparaison de ceux du matériau de base sur des éprouvettes de laboratoire dédiées.
- Simuler par la méthode des éléments finis la réponse mécanique en chargement croissant et en fluage des résultats expérimentaux sur éprouvettes de laboratoire en utilisant des modèles de comportement plus ou moins sophistiqués : milieu poreux avec visco-élasticité/visco-plasticité.
- Proposer une méthodologie de prédiction de la durée vie des éprouvettes de laboratoire par les approches globale et locale de la mécanique de la rupture.
- Etudier la transférabilité (extrapolation) des résultats sur éprouvettes de laboratoire aux structures industrielles (canalisation, coude, zone soudée). |
| Références | - Thèse de Hédi Ben Hadj et articles associés
- Thèse de Clémence Devilliers et articles associés
- Thèse de Nathan Selles et articles associés
- Rapport stages dans Michel Gravelaine, Emina Sijaric
- Thèse de Robin Laot et articles associés
- Thèse de Eeva Mofakhami et articles associés |
| Type financement | CIFRE ANRT |
| Document PDF | https://www.adum.fr/script/downloadfile.pl?type=78&ID=66601 |
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