Abstract : Les matériaux de structure (cuve et internes de cuve) des centrales nucléaires sont soumis à l’irradiation neutronique qui engendre un vieillissement (i.e. changement des propriétés mécaniques). C’est un enjeu important pour la durée de vie des installations. L’origine de ce vieillissement est la formation de défauts créés par le flux de neutrons et leurs interactions avec les éléments d’alliage des matériaux. Les phénomènes mis en jeu sont complexe et afin à terme de construire des outils prédictifs il est nécessaire de partir des mécanismes élémentaires à l’échelle atomique.

Pour cela, la simulation de la formation de ces défauts au vieillissement de la cuve est menée par une approche multi-échelle, possible avec le développement des moyens HPC. Cette modélisation vise à estimer le durcissement sous irradiation d'alliages représentatifs à partir du spectre neutronique du réacteur considéré, du flux neutronique, de la température et du temps d'irradiation ainsi que de la composition chimique de l'acier en certains éléments d'alliage. Pour cela différentes méthodes de simulation sont utilisées et elles correspondent aux différents mécanismes physiques mise en jeu : Dommage élémentaire de l’irradiation, formation des défauts ponctuels (lacunes et interstitiels en amas ou isolés) au sein des cascades de déplacements par calculs de structure électronique et dynamique moléculaire ; Diffusion et évolution à court et moyen terme des défauts ponctuels par des méthodes de Monte Carlo cinétique ; Diffusion et évolution à long terme des amas de défauts par des méthodes de cinétique chimique ; Micro-plasticité et détermination de la limite d’écoulement due aux défauts d’irradiation par dynamique moléculaire et dynamique des dislocations ; Calcul du durcissement moyen du matériau irradié en prenant en compte sa texture. Pour la plupart des méthodes de simulation, des algorithmes parallèles ont été implémentés (le Monte Carlo cinétique restant un point dur) et des ressources informatiques importantes sont nécessaires et le HPC est très largement utilisé.

Biographie : Christophe DOMAIN Christophe Domain is a senior researcher at EDF R&D. He obtained his PhD at the Université de Lille. He has been the head of the laboratory of materials simulations of the Matériaux et Mécanique des Composants department at EDF R&D. This laboratory is involved in problems related with materials in use for the production of electricity: structural materials such as the different steels of pressure vessels, or the zirconium cladding alloys as well as semiconductors for photovoltaic applications such as chalcopyrites. The techniques involved to solve these problems are mainly ab initio calculations, molecular dynamics, and kinetic Monte Carlo. This work is developed in collaboration with UMET at Université of Lille and GPM at Université of Rouen, in the framework of the EDF-CNRS Joint Laboratory EM2VM (Study and Modelling of the Microstructure for Ageing of Materials).