Zirconia thickness measurements for irradiated fuel rods: an approach to better understanding measurement error

Des Examens Non Destructifs (E.N.D.) sur crayons REP irradies sont pratiques depuis 1992 au centre de recherche du CEA/Cadarache. Parmi les differents controles realises, la mesure des epaisseurs de zircone fournit des informations sur les repartitions axiale et angulaire de la corrosion le long des crayons. Ces informations sont necessaires pour comparer la sensibilite de differents types de gainage, a base de zirconium, a la formation de zircone, ainsi que pour detecter et mesurer des phenomenes comme l'apparition de corrosion localisee. Un appareil dedie base sur le principe des Courants de Foucault est utilise pour mesurer les epaisseurs de zircone. Pour verifier la precision des mesures, les resultats des mesures non destructives ont ete compares avec les mesures sur metallographies, sur 39 echantillons. Nous avons constate que les mesures non destructives surestiment toujours les epaisseurs de zircone. La valeur moyenne de l'erreur systematique est d'environ 4 μm. Nous avons essaye d'identifier l'origine de cette erreur. Une premiere observation est que le positionnement du capteur est crucial. Il doit etre exactement le meme pour l'etalon et pour le crayon mesure. Un mauvais positionnement du capteur produit des valeurs surestimees d'epaisseurs de zircone. Mais d'autres sources d'erreur peuvent aussi expliquer les differences constatees: - l'etalon est constitue a partir d'un tube de gainage qui n'est pas irradie. On sait que la conductivite electrique du zircaloy, parmi d'autres caracteristiques physiques, evolue sous irradiation, et en consequence les reponses des Courants de Foucault peuvent etre differentes, - au moment de la mesure, la puissance residuelle du crayon n'est pas negligeable et la temperature du crayon mesure peut etre differente de la temperature de l'etalon, ce qui peut egalement modifier sa conductivite electrique. De plus, le capteur lui-meme pourrait etre affecte par ces differences de temperature. Pour determiner les principaux facteurs responsables de cette erreur systematique, nous avons realise differents essais sur des tubes de gaine, chauffes mais non irradies, ainsi qu'en cellule chaude sur crayons irradies. Ces essais montrent que l'appareil utilise dans notre laboratoire est tres sensible a la temperature du capteur lui-meme. La temperature du capteur augmente legerement pendant la mesure du crayon irradie qui possede encore une certaine puissance residuelle. Ce phenomene conduit a une erreur de mesure, completement dependante des conditions de mesure et de l'appareil lui-meme.