Cinétiques de corrosion du titane en milieu primaire des réacteurs a eau pressurisée
Résumé
Du fait de leurs bonnes proprietes mecaniques et de leur faible activation neutronique, les alliages de titane sont susceptibles d'etre utilises comme materiaux de structure de composants du circuit primaire des Reacteurs nucleaires a Eau Pressurisee (REP). Les objectifs de la presente etude sont de determiner les mecanismes de corrosion du titane dans les conditions du milieu primaire des REP, puis d'en mesurer et d'en modeliser les cinetiques. Pour cela, des echantillons de T40 (titane commercialement pur monophase alpha) ont ete exposes au milieu primaire en boucle de corrosion pour des durees allant de 24 h a 5 mois a 300 DC et de 100 h a 2,5 mois a 350 DC.Les mecanismes de corrosion ont ete etablis a l'aide de diverses techniques d'analyses. Les observations en microscopie electronique a balayage et en transmission ont mis en evidence d'une part l'existence d'une fine couche dense de TiO2 rutile dont l'epaisseur reste constante avec la duree d'exposition et d'autre part l'augmentation de la tortuosite de l'interface oxyde/milieu avec le temps. Cela demontre l'existence d'un phenomene de dissolution de l'oxyde dans le milieu et l'atteinte du regime stationnaire pour lequel la vitesse de dissolution et la vitesse d'oxydation sont egales. La prise de masse des echantillons et les observations en microscopie electronique indiquent qu'une proportion importante des oxydes dissous reprecipite sous la forme de cristallites a la surface des echantillons. Les analyses par spectrometrie Raman, diffraction des rayons X et microscopie en transmission ont montre que ces cristallites d'oxydes de surface sont constituees de TiO2 anatase et de FeTiO3 ilmenite.Un modele paralineaire est propose afin de quantifier la cinetique de corrosion resultante de trois phenomenes concomitants l'oxydation du metal, la dissolution de l'oxyde dans le milieu et la precipitation d'une partie de l'oxyde dissous a la surface du materiau. Ce modele cinetique sera enfin compare aux cinetiques experimentales obtenues grace aux prises de masse, aux observations par microscopie electronique a balayage et aux analyses par spectroscopie a decharge luminescente.