Influence du potentiel d'oxygène sur la microstructure et l'homogénéité U-Pu des combustibles U1-yPuyO2±x

Les phenomenes de diffusion se produisant lors du frittage des oxydes mixtes d'uranium et deplutonium (MOX) dependent du potentiel d'oxygene de l'atmosphere du four, qui determine lanature et la concentration des defauts ponctuels dans le materiau. Les travaux de these ont porte surune meilleure comprehension de l'influence du potentiel d'oxygene sur la densification, la formationde la solution solide et l'interdiffusion U-Pu lors du frittage des combustibles MOX. Pour cela, unlarge domaine de potentiel d'oxygene a ete etudie, entre -600 et -100 kJ.mol-1 a 1700°C, afin demettre en evidence les differents mecanismes diffusionnels et leur impact sur la microstructurelorsqu'on s'eloigne de la composition stoechiometrique i.e. lorsque la concentration en defautsaugmente.Les etudes ont montre que plus le potentiel d'oxygene augmente, plus la densification du melange70 % UO2+x + 30 % PuO2 s'effectue a basse temperature. Lors du chauffage, les oxydes de depart(UO2+x et PuO2-x) densifient dans un premier temps puis la solution solide se forme a une temperatureplus elevee d'environ 200°C. La solution solide apparait a plus basse temperature quand le potentield'oxygene augmente, avec une cinetique de formation plus rapide. L'etude de l'interdiffusion U-Puindique qu'un traitement thermique avec un potentiel d'oxygene superieur a -150 kJ.mol-1 a 1700°Cpermet d'obtenir un coefficient d'interdiffusion superieur d'un a deux ordres de grandeur a ceuxobtenus entre -550 et -350 kJ.mol-1 a 1700°C et conduit donc a une homogeneisation U-Pu accrue.Cette etude permet de donner des recommandations sur le choix de l'atmosphere et de proposer uncycle de frittage optimise en fonction de l'application ou de la caracteristique souhaitee.