sujet # sl-den-14-0170

DOMAINE : ÉNERGIE DE FISSION : MATÉRIAUX & APPLICATIONS I UNITÉ D’ACCUEIL : DEN/DTN
SUJET #
SL-DEN-14-0170
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
Dans un réacteur refroidi au sodium, il est nécessaire de connaître la concentration en oxygène dissous
dans le sodium afin de contrôler les cinétiques de corrosion des aciers des structures. Les sondes
électrochimiques à oxygène permettent d'obtenir une information sur la concentration en oxygène
dans le sodium de façon rapide, spécifique et indépendante de l'indicateur de bouchage, la méthode
actuelle de mesure.
A ce titre, leur installation en réacteur au sodium semble une innovation intéressante.
La partie sensible de cette sonde est son électrolyte qui est constitué d’oxyde de thorium yttrié.
Ce matériau céramique doit montrer une bonne résistance chimique au sodium. La présence d’impuretés issues de l’élaboration, en particulier aux joints de grains, ou la teneur en yttrium, peuvent
affecter la tenue au sodium
La thèse porte sur le comportement en sodium de la thorine yttriée et de la thorine yttriée brasée sur
son métal de liaison, en lien avec les conditions d’élaboration et ses caractéristiques (en particulier sa
microstructure et sa pureté). Les résultats de cette étude permettront de déterminer les spécifications et les conditions de fabrication de l'électrolyte, ainsi que de son brasage à la partie métallique de
la sonde. Ceci permettra d’obtenir des sondes électrochimiques fiables et robustes dans le sodium,
qualités que ne possédaient pas les sondes élaborées dans le passé. Les tests de sonde en sodium,
permettant des mesures fiables de l’oxygène sur de longues durées seront l’étape ultime de validation
de la qualité du matériau et de son assemblage.
INFLUENCE OF YTTRIA DOPED THORIA MICROSTRUCTURE ON ITS COMPATIBILITY WITH SODIUM.
APPLICATION TO THE ELABORATION OF OXYGEN PROBE FOR SODIUM FAST REACTORS
The sodium coolant in sodium fast reactors must have specified oxygen content in order to control the
corrosion of the steels structures of the core. Electrochemical seensors allows to obtain a fast and specific
measure of the oxygen, in complement of the plugging indicator that is currently used in this type of reactors.
The sensitive part of sensor is the solid electrolyte, which is made of yttria doped thoria in order to resist to
sodium corrosion. However, its sodium compatibility may depend on its microstructure: impurities, especially
in grain boundaries and yttrium content may play a major role. The thesis is on the electrolyte behaviour in
sodium in relation with its microstructure (and then its elaboration).
The results should permit to define the specifications for the electrolyte fabrication and the brazing to the
metallic part of the sensor.
Contact CEA : BRISSONNEAU Laurent I mail : [email protected] I tél. : (33)4 42 25 42 58
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