Le phénomène de relâchement de nickel des tubes de générateur de vapeur des centrales R.E.P. est responsable d'une grande partie de la contamination radioactive du circuit primaire. Une solution envisagée pour limiter ce relâchement est l'application d'un revêtement anticorrosion, côté interne des tubes. Ce travail vise à étudier la faisabilité et l'efficacité de ce type de traitement de surface dans les conditions du circuit primaire (320°C, 150 bars). L'étude a permis d'établir un procédé de synthèse par voie sol-gel compatible avec des substrats métalliques, conduisant à des films denses et mésoporeux à partir d'alcoxydes de métaux de transition, dont la réactivité est contrôlée par l'ajout de l'acétylacétone. La température de traitement thermique conditionne la cristallisation des films, la formation d'une couche enrichie en chrome contribuant à l'effet anticorrosion et la diffusion de nickel et de fer dans le film. Les films denses de ZrO2 présentent un meilleur effet barrière à la diffusion cationique et constitue une barrière anticorrosion. L'applicabilité des films de ZrO2 sur les tubes de générateur de vapeur à l'état de réception a été réalisée en adaptant l'épaisseur du film. Des essais de vieillissement dans les conditions du milieu primaire en autoclave et dans une boucle à recirculation ont été réalisés. Ces essais ont montré un phénomène de dissolution et reprécipitation des films de TiO2 tandis que les films de ZrO2 conservent davantage leur structure, malgré la formation de porosités en surface. Les films de ZrO2 vieillis pendant 500 h semblent conserver leurs propriétés de barrière à la diffusion de nickel. / Steam generator nickel release represents a major contribution to the radioactive contamination of the Pressurized Water Reactor primary circuit. One of the considered solutions is the deposition of a protective coating on the internal side of the alloy 690 tubes. The goal of this work is to study these coatings and their feasibility and efficiency in the primary circuit conditions (320°C, 150 bars). Firstly, a sol-gel thin film synthesis, leading to dense and mesoporous films, from transition metals alcoxides (butoxide titanium and propoxide zirconium) has been studied. Their reactivity is controlled by acetylacetone, which plays the role of complexing agent. The thermal treatment temperature appears to be a key parameter of the process, as it determines the oxide crystallization, the formation of a rich chromium layer below the film (which reinforces anticorrosion properties) and the nickel and iron diffusion in the film. ZrO2 coatings behave as cationic diffusion barriers and limit the corrosion. The applicability of ZrO2 coatings on industrial substrates, namely steam generators internal side with a 200 nm roughness, has been carried out by adapting the film thickness. Ageing tests in the primary circuit conditions have been conducted in an autoclave and a circulation loop. These tests have shown a dissolution – reprecipitation behavior of TiO2 coatings whereas ZrO2 coatings keep their structure despite the formation of surfacic porosities. ZrO2 dense coatings seem to keep limiting the nickel diffusion after 500 h of ageing in the primary circuit conditions.

Le contexte industriel de cette étude est la modification de surface de l’alliage 690(60%Ni, 30%Cr, 10%Fe) utilisé dans la fabrication de tubes de générateurs de vapeur.L’objectif de ce travail de thèse est donc de former, par traitement de fusion par laser nanopulsé, une couche de Cr2O3 étanche au relâchement du nickel. Pour maîtriser la formation decette couche, il est primordial de déterminer les paramètres opératoires influant sur lespropriétés de cette couche. L’objectif scientifique est alors d’expliquer les phénomènesintervenant pendant et après l’impulsion laser au niveau de l’extrême surface.Suite à une étude paramétrique détaillée, un traitement de fusion superficielle par laser nanopulsé a permis d’obtenir un fort rapport Cr/Ni en surface et une couche d’oxyde dense etcontinue. Afin de vérifier l’efficacité du traitement, des coupons traités ont été introduits dansune boucle simulant le milieu primaire.Des expériences et des calculs ont été mis en oeuvre pour tenter d’expliquer l’enrichissementen chrome de la surface à l’aide de ce procédé. Les résultats expliquent l’enrichissement enchrome jusqu’à la solidification du bain liquide en surface qui précède la formation du Cr2O3favorisée par la forte affinité du chrome avec l’oxygène et la grande stabilité de l’oxyde Cr2O3. / Alloy 690 (60%Ni, 30%Cr, 10%Fe) is mainly used in primary circuit pipes fornuclear power plants.The aim of this thesis is to form a Cr2O3 layer, using laser surface melting, with the objective ofcreating a chromium-rich oxide layer. In order to optimize the treatment, it was first important todetermine parameters influence on the layer oxide properties then, with the objective of adeeper understanding of mechanisms involved, to address thermo-physical phenomenaoccurring during and after the laser pulse striking the upper surface.A deep parametric study first enabled to find an optimized laser surface treatment whichproduces chromium enrichment of the upper surface and a dense and continuous oxide layer.This treatment has been applied on samples, set in a primary medium simulation loop.Experiments and calculations were carried out to provide understanding of surface chromiumenrichment by laser process. The results were shown to explain chromium enrichment until meltpool solidification occurred on the upper surface, assumingly just before chromium oxideformation. This was also promoted by a high affinity with oxygen and a higher stability of Cr2O3oxide compared with other potential oxide formation.

Les tubes GV des centrales nucléaires REP (alliages 600, 690 et 800) sont protégés contre la corrosion par une couche d'oxyde. Le relâchement, dans le milieu primaire, de produits de corrosion qui, activés, augmentent la radioactivité, est limité par cette couche. La rupture localisée de la couche peut conduire à la corrosion sous contrainte de l'alliage. L'objectif de cette étude est de comprendre les phénomènes régissant les stades initiaux de la formation des couches d'oxydes sur ces alliages. Un système d'oxydation (micro-autoclave) a été développé, permettant de réaliser des essais d'oxydation dans l'eau à 325°C de quelques secondes à ~10 min. Les surfaces ont été caractérisées par XPS, NRA, STM et MEB, et un modèle de croissance a été proposé pour l'alliage 600. Des essais plus longs ont été effectués (400 h). Les cinétiques à temps longs ont pu être reliées à celles des temps courts, confirmant le rôle crucial des stades initiaux dans la croissance des couches d'oxyde.