Rendu 3D de régions de grains denses segmentés et de pores intergranulaires dans le graphite nucléaire IG-110

Matériaux énergétiques

Énergie nucléaire

Une source énergétique propre à zéro émission

L'énergie nucléaire est la deuxième plus grande source d'électricité à faible émission de carbone dans le monde. Pour faire face à la menace du changement climatique, la poursuite de la recherche et du développement dans le domaine de la technologie nucléaire est cruciale. Cette orientation aidera les états à atteindre zéro émission nette de carbone d'ici 2050.

L'énergie nucléaire est une source d'énergie propre à zéro émission parfaitement adaptée pour compléter d'autres technologies d'énergie verte comme l'énergie solaire et éolienne. Accompagné de nouvelles avancées en matière d'efficacité et de sécurité, le nucléaire demeure une option viable pour un avenir plus vert.

La caractérisation des matériaux est essentielle

Pour la production d'électricité nucléaire, l'optimisation des performances de certains matériaux est incontournable. Par exemple, le graphite est utilisé dans les cœurs des réacteurs. Il modère la réaction et peut l'arrêter si nécessaire. La microstructure du graphite est ce qui donne au matériau les propriétés et les performances nécessaires pour remplir cette fonction importante. Des caractéristiques telles que la tortuosité, la forme et l'anisotropie des pores ainsi que la connectivité peuvent influencer considérablement le comportement du matériau.

La difficulté à caractériser cette microstructure est l'un des nombreux défis à relever. Le matériau est hautement multi-échelle et hétérogène, composé de domaines répétitifs avec différentes caractéristiques microstructurales. La porosité, la dureté et la composition du graphite nucléaire posent également problème, car elles rendent la préparation du FIB difficile et lente.

Des outils de microscopie avancée peuvent apporter une aide précieuse

ZEISS propose plusieurs solutions qui peuvent aider à améliorer la caractérisation des matières nucléaires, ouvrant la voie à un avenir plus vert. Le LaserFIB, un FIB-SEM de ZEISS combiné à un laser, permet aux scientifiques d'effectuer une préparation d'échantillons rapide et à haut rendement pour une imagerie en haute résolution. Une analyse corrélative avec la microscopie à rayons X est également possible.

Votre prochaine étape

En savoir plus sur les outils d'analyse ZEISS pour les matériaux nucléaires.

Images de l'application

Micropilier de graphite de qualité nucléaire IG-110 préparé pour la microscopie à rayons X à l'échelle nanométrique dans Xradia Ultra en utilisant l'enlèvement au laser dans le LaserFIB. Temps de fraisage total : 13 minutes.
Rendu 3D de régions de grains denses segmentés et de pores intergranulaires dans le graphite nucléaire IG-110, capturé avec le microscope à rayons X Xradia Versa. Le réseau de pores intergranulaires est illustré dans le modèle boule et bâton à droite où les boules représentent la taille des pores et les bâtons représentent les connexions entre les pores.
Surface préparée au laser d'une feuille d'alliage 600 avec une carte EBSD superposée obtenue sur la surface découpée au laser. Échantillon préparé et capturé dans Crossbeam LaserFIB.
Images de coupes virtuelles de microscopie à rayons X d'une particule de carburant TRISO de substitution pendant la compression in situ dans Xradia Versa avec la cellule de charge in situ Deben CT-5kN. (À gauche) des fissures s'amorcent en haut et en bas de la particule. (À droite) une rupture fragile des couches de revêtement se produit.