Le combustible MOX (Mixed OXide) est un combustible nucléaire notamment utilisé en France dans des réacteurs à eau préssurisée (REP). Les MOX de type MIMAS (MIcronized MASter blend) sont composés de plusieurs phases selon leur procédé de fabrication. Dues à l’irradiation, des bulles se développent rapidement dans les amas riches en plutonium et la création de produits de fission engendre une pression significative à l’intérieur [1]. L’étude de Wojtacki et al. [4] a montré que ces porosités distribuées dans les amas riches en plutonium ont un impact important sur le comportement effectif du combustible MOX. Cependant, cette étude se place dans l’hypothèse où le comportement local entre les pores est viscoplastique isotrope. Dans l’étude présentée ici, les porosités ont une taille comparable à celle des grains et la matrice est un milieu polycristallin viscoplastique.

Ainsi, au vu des similarités microstructurales et de comportement thermomécanique des combustibles MOX et des combustibles à base de dioxyde d’uranium (UO2), le modèle de plasticité cristalline, développé par Portelette et al. [2] pour les monocristaux d’UO2, est utilisé dans les grains pour simuler le comportement polycristallin poreux du MOX. Une adaptation des paramètres du modèle est effectuée afin d’ajuster au mieux les données expérimentales du MOX de Routbort et al. [3]. Les simulations sont réalisées en champs complets avec CraFT en direction de contrainte imposée. Deux types de pores sont comparés : le cas de pores sphériques et celui des pores polyhédriques en considérant certains grains comme des vides.

Références
[1] J. Noirot, L. Desgranges, and J. Lamontagne. Detailed characterisations of high burn-up structures in oxide fuels. Journal of Nuclear Materials, 372(2) :318 – 339, 2008.
[2] L. Portelette, J. Amodeo, R. Madec, J. Soulacroix, T. Helfer, and B. Michel. Crystal viscoplastic modeling of uo2 single crystal. Journal of Nuclear Materials, 510 :635 – 643, 2018.
[3] J. Routbort, N. Javed, and J. Voglewede. Compressive creep of mixed-oxide fuel pelletsyes. Journal of Nuclear Materials, 44(3) :247–259, Sept. 1972.
[4] K. Wojtacki, P.-G. Vincent, P. Suquet, H. Moulinec, and G. Boittin. A micromechanical model for the secondary creep of elasto-viscoplastic porous materials with two ratesensitivity exponents : Application to a mixed oxide fuel. International Journal of Solids and Structures, 184 :99 – 113, 2020.

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