Modélisation atomistique de la précipitation des hydrures de zirconium : méthodologie de développement d'un potentiel en liaisons fortes

​Alice Dufresne a soutenu sa thèse le 18 décembre 2014 au Cinam, à Marseille.

​Le système zirconium-hydrogène est très étudié dans le cadre de la sûreté nucléaire car la précipitation d'hydrures entraîne la fragilisation des gainages, à base d'alliage de zirconium. Il s'agit de la première barrière de confinement des produits radioactifs : son intégrité doit être maintenue tout au long de la vie des assemblages combustible, en centrale y compris en cas d'accident et post-centrale (transport et entreposage). De nombreuses incertitudes demeurent quant aux cinétiques de précipitation des hydrures, et l'impact des contraintes sur leur précipitation. Elles sont issues de résultats expérimentaux, et la modélisation à l'échelle atomique de ce système permettrait d'apporter des clarifications sur les mécanismes en jeu. Les méthodes traditionnelles de modélisation atomistique sont basées sur des approches thermostatistiques, dont la précision et la fiabilité dépendent du potentiel interatomique qui les alimente. Or il n'existe pas de potentiel répondant à ces critères pour modéliser le système Zr-H. Cette thèse a permis de développer un tel outil, rendant les études thermostatistiques possibles. Au-delà de ce nouveau potentiel, ce travail donne un guide détaillé des nombreuses étapes d'une dérivation de potentiels basés sur l'approximation des liaisons fortes, avec la prise en compte de l'hybridation spd, tant pour un métal de transition pur que dans la perspective d'un couplage métal-covalent (carbures, nitrures et siliciures métalliques).