17/12/2012 - Soutenance de thèse de Yahya Zahra

Yahya ZAHRA soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :

 Dégradation de réseaux époxy/amine en ambiance nucléaire

Epoxy/amine networks degradation in nuclear environment

Le 17 décembre 2012 à 10 heures Amphi Fournel

Arts et Métiers ParisTech 151 Boulevard de l'Hôpital 75013 Paris

Directeur de thèse : Bruno FAYOLLE

Jury

Mme Agnès RIVATON, Directrice de recherche CNRS, ICCF, Univ. Blaise Pascale Rapporteur

M. Sébastien TOUZAIN, Professeur, LEMMA, Univ. La Rochelle Rapporteur

M. Gérard VIGIER, Professeur, MATEIS, INSA-LYON Examinateur

M. Jacques VERDU, Professeur, PIMM, ARTS & Métiers ParisTech Examinateur

M. Marc KUNTZ, Docteur, MMC – G T25, EDF R&D Ecuelles Examinateur

M. Bruno FAYOLLE, MCF HDR, PIMM, ARTS & Métiers ParisTech Examinateur

Résumé

Des peintures époxy qualifiées à hautes performances sont utilisées dans les bâtiments réacteur afin d’améliorer la protection du substrat métallique et réduire la contamination par les particules radioactives. Pour être qualifiés, ces revêtements époxy/amine doivent résister à des sollicitations mécaniques et thermiques sévères sans générer des débris (< 3% de la surface testée). Or, durant les conditions de service, les peintures sont soumises à différentes sources de vieillissement comme l’irradiation et la température. Ces vieillissements conduisent à une fragilisation des revêtements, cette fragilisation étant à l’origine de formation de débris en cas d’accident. L’objectif principal est de pouvoir prédire la durée de vie de ces revêtements époxy en conditions de service. Cette thèse étudie l’influence de l’architecture du réseau époxy/amine et du débit de dose sur la cinétique d’oxydation du revêtement. Il a été montré que le type d’architecture du réseau ne modifie pas la cinétique de coupure de chaînes, conséquence de l’oxydation. Sous irradiation, si la cinétique d’oxydation est dépendante du débit de dose, nos résultats montrent que les modifications induites par l’irradiation aux très faibles débits de dose en condition de service n’est pas prédominante par rapport à celles induites par les processus de thermo-oxydation. La compréhension des mécanismes d’oxydation s’est basée sur l’étude de matériaux modèles présentant des structures chimiques similaires aux réseaux époxy de l’étude : les mécanismes d’oxydation responsables du processus de coupure de chaine ont été mis en évidence. En se basant sur ces mécanismes, une modélisation cinétique a été développée. Enfin, une prédiction de la fragilisation des peintures époxy est proposée en conditions de service en couplant cette modélisation cinétique à un critère de fragilisation lié aux modifications chimiques du réseau époxy.

Mots clés : époxy/amine, vieillissement, oxydation, irradiation, fragilisation, durée de vie.

Abstract

Organic coatings are used in nuclear building reactors in order to enhance the protection of the substrate from contamination (concrete) and from corrosion (steel). In order to be used inside of the containment, they have to survive after a severe test of qualification. If more than 3% of tested surface is blistered, the paint is not qualified. However, during service conditions, the paintings are subject to different sources of aging such as irradiation and temperature. As a result, coatings could reach embrittlement state and generate debris in case of accident. The main objective is to predict the lifetime of these epoxy coatings during service. This thesis investigates the influence of epoxy / amine network architecture and dose rate on the kinetics of oxidation of the coating. It has been shown that the type of architecture does not modify the kinetics of chain scission observed during oxidation. Under irradiation, the oxidation kinetics are dependent on the dose rate. It has been shown that the modifications induced by irradiation at very low dose rates in service are not predominant compared to those induced by the thermal oxidation process. Understanding of the oxidation mechanisms is based on the study of model materials with similar chemical structures of epoxy networks study: oxidation mechanisms responsible for the chain scission process were highlighted. Based on these mechanisms, a kinetic model was developed. Finally, a prediction of epoxy paints embrittlement during service conditions is proposed by coupling the kinetic modeling to an embrittlement criterion related to the chemical changing of epoxy network.

Keywords : epoxy / amine, aging, oxidation, irradiation, embrittlement, durability.