Résumé
Le dioxyde d’uranium irradié (UO2), combustible nucléaire des réacteurs à eau pressurisée,contient deux populations de cavités saturées par des gaz de fission : i. des cavités intergranulairesplutôt lenticulaires, dont la taille varie de quelques dizaines à plusieurs centainesde nanomètres, ii. des cavités intragranulaires plutôt sphériques, dont la taille est de l’ordredu nanomètre. Des travaux récents ont montré qu’il existe un effet de surface à l’échelledes cavités nanométriques qui modifie le comportement élastique effectif du combustible.Ce travail vise à proposer un modèle micromécanique analytique capable de tenir comptede cette microstructure hétérogène ainsi que de l’effet de surface afin de décrire le comportementélastique macroscopique de l’UO2 irradié. La démarche mise en oeuvre est fondéesur une modélisation multi-échelles et s’appuie sur des techniques d’homogénéisation en mécaniquedes matériaux. L’UO2 irradié est décrit comme un matériau poreux contenant desnanocavités sphériques (cavités intragranulaires) et sphéroïdales (cavités intergranulaires),sous pression et orientées aléatoirement. L’effet de surface présent à l’échelle nanométriqueest pris en compte via un modèle d’interface imparfaite cohérente entre la matrice et lescavités. Un modèle original fondé sur l’approche par motifs morphologiques représentatifs aété développé afin de décrire le comportement élastique effectif de ce milieu hétérogène. Lemodèle analytique proposé repose sur des hypothèses simplificatrices dont la pertinence estévaluée à partir de simulations numériques par éléments finis qui s’appuient sur une formulationspécifique afin de tenir compte de la présence d’interfaces imparfaites cohérentes.