Développement accéléré de matériaux résistants aux sels fondus chlorures (collaboration avec l’Université du Wisconsin)

Responsable : Laure Martinelli

Le développement accéléré de matériaux est un enjeu majeur pour toutes les industries et la résistance à la corrosion est d’autant plus importante pour les problématiques d’économies des ressources. Aussi, en cohérence avec le projet DIADEM et dans une approche parallèle, le projet DAMSEL vise d’une part à estimer la résistance à l’irradiation (ions lourds) et à la corrosion d’alliages FeNiMoCr dans un sel de chlorure en application aux réacteurs nucléaires à sels fondus mais aussi à profiter de l’avance de la recherche américaine sur ce sujet.

En effet, l’université du Wisconsin a largement montré sa compétence dans le développement accéléré de matériaux pour les réacteurs à sels fondus de fluorures et de chlorures. Dans le cadre de DAMSEL, des dizaines d’échantillons d’alliages modèles quaternaires FeNiMoCr seront synthétisés par fabrication additive à l’université du Wisconsin en faisant varier la composition de sorte à cartographier au mieux l’intégralité du tétraèdre de composition. Ces échantillons seront ensuite irradiés aux ions Ni à l’université du Wisconsin et corrodés (avant et après irradiation) à l’université du Wisconsin et au CEA/ISAS/DRMP/S2CM pour déterminer l’effet d’irradiation sur la corrosion de ces matériaux. Les essais de corrosion au CEA et à l’université du Wisconsin concerneront l’ensemble du spectre de composition des alliages FeNiMoCr ainsi qu’une nuance NiCr corrodée dans une large gamme de chimie du sel. L’intérêt de ces expérimentations croisées est d’une part d’obtenir en très peu de temps (3 ans) une large base de données de corrosion et d’irradiation sur les alliages FeNiMoCr mais aussi de cribler l’effet d’une large gamme de composition de sel sur un alliage modèle NiCr. Cette base de données sera intégrée dans celle du PEPR DIADEM/ A-DREAM pour accélérer l’identification de choix de matériaux pour les milieux sels fondus.

Enfin, l’objectif final de la collaboration université du Wisconsin – CEA est de capitaliser sur les connaissances acquises depuis plus de 10 ans aux États-Unis sur le développement de matériaux pour les réacteurs à sels fondus et sur le développement accéléré de matériaux pour faire monter en compétence le CEA sur ces deux sujets sur lesquels les programmes du CEA ne font que commencer.

Pour cela, un post-doctorant unique commencerait par 1,5 an de travail de corrosion et d’irradiation à l’université du Wisconsin (financement demandé à la Chaire Impact), puis passerait 1,5 an au CEA (financement demandé au PTC MP) pour transmettre les compétences et le savoir-faire acquis aux États-Unis. Ainsi, le ou la post-doctorant(e) s’impliquera pendant 3 ans dans ce programme de recherche franco-américain. Une seule personne est requise pour effectuer l’ensemble du travail sur les deux pays afin de propulser les compétences du CEA.