Prix Découverte D.F Torgerson : Développement des capacités d’essai de fabrication de petits échantillons pour les matériaux irradiés

Depuis 2016, les LNC ont considérablement amélioré leurs capacités de fabrication et d’essai de spécimens mécaniques à petite échelle pour répondre aux besoins des clients commerciaux nationaux et internationaux, augmentant ainsi ses revenus commerciaux. Les essais mécaniques à petite échelle impliquent la fabrication et l’essai d’échantillons dont la taille varie du millimètre au sous-millimètre.

Les LNC disposent de plusieurs capacités de fabrication avancées, à savoir un broyeur à faisceau ionique focalisé (FIB) et un système d’ablation laser, qui sont personnalisés pour produire des échantillons miniatures de haute qualité à partir de composants de réacteurs irradiés. Les chercheurs des LNC ont mis au point un flux de travail basé sur le FIB pour fabriquer et tester des spécimens de traction de taille micrométrique présentant des caractéristiques microstructurales spécifiques, afin d’observer directement la déformation dans des matériaux anciens. Les résultats de ces expériences ont fourni des renseignements essentiels pour la modélisation de la prédiction de la durée de vie des entretoises et la résistance à la rupture des tubes de pression irradiés.

L’équipe des LNC a utilisé cette technique sur des gaines de combustible résistant aux accidents (ATF) dans le cadre d’un projet financé par Global Nuclear Fuel (GNF)-Americas, une entreprise de GE-Hitachi. L’objectif consistait à caractériser mécaniquement un revêtement protecteur en céramique, d’une épaisseur de quelques microns seulement, et son interface avec un revêtement à base d’alliage de zirconium. Les résultats de cette étude ont été communiqués à la US Nuclear Regulatory Commission (US-NRC) par le client dans le cadre du processus de qualification des matériaux.

Des expériences sur les essais de cisaillement des joints laminés de tubes de pression ont été développées pour répondre à un besoin de l’Ontario Power Generation (OPG) d’évaluer l’effet de l’absorption d’hydrogène sur l’intégrité mécanique du tube à pression au niveau des nervures des joints laminés. L’équipe des LNC a conçu une petite géométrie d’éprouvette de cisaillement adaptée à l’essai d’éprouvettes de tubes de pression de taille inférieure au millimètre. L’échantillon a été fabriqué par métallographie de précision et ablation laser. Les chercheurs des LNC ont travaillé en étroite collaboration avec un fournisseur international de systèmes d’essais mécaniques à méso-échelle afin de personnaliser les poignées d’essais de cisaillement pour les échantillons miniaturisés d’essais de cisaillement. Les premiers travaux de développement financés par l’OPG ont été réalisés sur le matériau du tube de pression non irradié en 2023, et les essais sur le matériau irradié ont été planifiés pour les années 2024-25.