Etude et simulation du comportement de l'He dans le dioxyde d'uranium. De la caractérisation expérimentale à la compréhension des phénomènes de transport

Mieux comprendre comment se comporte l'hélium dans le combustible nucléaire présente un grand intérêt dans les différentes étapes de sa gestion. En effet, la désintégration alpha d'éléments radioactifs génère de l'He dans le combustible aussi bien en réacteur qu'en situation d'entreposage / stockage. L'accumulation d'He au sein des assemblages combustible met en péril leur tenue à long terme. Dans l'étude présentée, les principaux mécanismes qui régissent la migration de l'He dans le dioxyde d'uranium, le combustible nucléaire le plus utilisé actuellement, ont été identifiés.
Trois méthodes complémentaires d'analyse de l'He par réactions nucléaires ont été mises en oeuvre. Le relâchement du gaz a été mesuré en température, tout comme l'évolution de sa distribution dans la profondeur du matériau. Une microsonde nucléaire a été utilisée afin de révéler l'influence de la microstructure de l'oxyde sur sa migration. L'analyse des résultats expérimentaux avec un modèle de diffusion a permis de corroborer les interprétations avancées, ainsi que de déterminer les grandeurs physiques caractéristiques du comportement de l'He dans le combustible oxyde.