Cette étude s’inscrit dans le cadre de l’amélioration des performances du combustible nucléaire utilisé dans les centrales actuelles, élaboré par frittage de poudres d’UO2. Elle vise à relier les caractéristiques de la poudre à la microstructure des frittés, et cette dernière aux propriétés mécaniques à des températures représentatives du fonctionnement des réacteurs. Pour l’étude du frittage, nous avons préparé des poudres d’UO2 aux caractéristiques définies et reproductibles, plus simples que les poudres industrielles, par broyage (désagglomération) ou en utilisant des séquences de traitements d’oxydation, de réduction et de broyage. Le frittage a été réalisé sous atmosphère réductrice. Le suivi dilatométrique de la densification de ces poudres « modèles » et la caractérisation des microstructures obtenues par analyse d’images ont montré le rôle prépondérant d’une caractéristique de la poudre, la fraction de fines particules dans la poudre, et d’un paramètre du procédé, la vitesse de chauffage. Des essais mécaniques de compression à vitesse de déformation imposée (DVC) et à contrainte imposée (fluage) ont été réalisés sur des pastilles frittées à partir de poudres industrielles d’UO2 et de poudres légèrement simplifiées (désagglomérées). Ils ont montré l’effet prépondérant des conditions de sollicitation sur les mécanismes de déformation dans le domaine viscoplastique. Les mécanismes mis en jeu ont été identifiés, ainsi que leur domaine de prédominance en fonction de la contrainte (ou de la vitesse de déformation) et de la taille des grains, et de la température d’essai. Les seuils correspondants ont été déterminés.La caractérisation des microstructures déformées (observations macroscopiques, microscopie optique, MEB) a mis en évidence que la seule exploitation des courbes d‘essais de compression est insuffisante pour analyser le comportement mécanique à haute température des frittés d’UO2. Un endommagement significatif des microstructures a été observé. Son amorçage et son évolution en fonction du taux de déformation atteint et de la microstructure ont été étudiés. / The context of this study is about increasing the performances of nuclear fuel used in existing nuclear power plants. These nuclear fuels are made by sintering process of UO2 powders. The aim of our study consist in correlating powders characteristics to the sintered pellet microstructure, and relating microstructure parameters to their mechanical behaviour at high temperatures which are representative to reactor conditions.In order to study the sintering process, we define controlled UO2 model powders with reproducible and defined characteristics. Those powders, with a more simple granular packing than the industrial UO2 powder ones, are made whether by milling process (de agglomeration) or by sequences of oxidative, reductive and milling treatments. The powder sintering was processed in reducing atmosphere. The dilatometric monitoring of model powders and the microstructure characterization of resulting sintered pellets enabled to determine the important role of: a powder characteristic - the fraction of fine particles - and a sintering process parameter – the rinsing temperature.Mechanical tests with strain rate and stress controlled were made on sintered pellets made from industrial powders and simplified (de agglomerated) UO2 powders. The tests conditions have a dominant effect on the visco-plastic deformation mechanisms. Those mechanisms were identified as well as their dominant area according to the stress (or the strain rate), the microstructure grain size and the temperature. The corresponding area limits were determined.The characterization of the deformed microstructures (macroscopic observations, optical microscopy, SEM) highlighted the fact that working on the curve resulting from the mechanical compression tests is not enough to analyze the high temperature mechanical behavior of UO2 pellets. A significant damage of the microstructures was observed. Its initiation and evolution depend on the deformation rate and the studied microstructure.

Localizadas no litoral sul de Santa Catarina, as planícies costeiras holocênicas de Campos Verdes e Ji caracterizam-se por séries truncadas de cordões litorâneos alternados a campos de dunas livres. Constituem exemplo de planícies formadas em um mesmo contexto regional, porém sob condições distintas quanto ao caráter hidrodinâmico: área semiprotegida de retrobarreira (Campos Verdes) versus tômbolo de mar aberto (Ji). A meta deste trabalho é construir modelos de evolução sedimentar para estas duas planícies com base em fotointerpretação, granulometria, minerais pesados, idades LOE, cálculo de taxas de progradação e simulação computacional. A comparação visa contribuir para a compreensão dos processos formadores ou remodeladores de planícies de cordões em geral e definir o caráter, se autocíclico ou alocíclico, de cada mecanismo no caso em estudo. O desenvolvimento destas planícies teria começado durante a desaceleração da subida de NRM, pouco antes do nível máximo holocênico, alcançado por volta de 5 ka AP. A partir de padrões de transporte e retrabalhamento sedimentar deduzidos com base em estatísticas da distribuição granulométrica (tamanho médio, seleção, assimetria), combinadas com variação dos índices de minerais pesados (iINS, iMET, iZTR, iTZ, iHT, iRZ), infere-se progradação da planície de Campos Verdes para norte, com componente de crescimento longitudinal para oeste, e da planície do Ji para leste, com componente longitudinal para norte. A distribuição dos minerais pesados deve-se em parte a mudança/aproximação, no decorrer do tempo, da fonte representada pelo delta do Tubarão, com entrada crescente de sedimentos menos maturos no sistema. A evolução da planície de Campos Verdes foi dividida em cinco estágios cronológicos: anterior a 4912±270 anos AP (1); de 4199±347 a 2763±205 anos (2); de 2763±205 a 2816±193 anos (3); de 2816 ± 193 a 1946 ± 141 anos (4); e desde 1946 ± 141 anos até o presente (5); com taxas de progradação de 1,07, 0,35, 3,45, 0,76 m/a e indeterminada, respectivamente. O estágio 4 compreende fase de estabilização de dunas eólicas, com lobo deposicional datado em 2255±123 anos, e o estágio 5 inclui fase de reativação deflacionar, com duna parabólica faminta datada de 711±64 anos. Para a planície do Ji, definiram-se cinco estágios cronológicos: anterior a 2794±151 anos (1); de 2794±151 a 2537±140 anos (2); de 2537±140 a 1031±35 (3); de 1031±35 a 831±43 anos (4); e desde 751±43 anos até o presente (5). As taxas de progradação calculadas para os últimos quatro estágios foram de 2,26, 0,28, 1,47 e 1,24 m/a, respectivamente. A fase de estabilização de dunas da geração eólica 3, datada em 1346±73 anos, aconteceu durante o estágio 3. Campos de dunas transgressivos ainda ativos iniciaram seu desenvolvimento durante o estágio 5. O crescimento das duas planícies ocorreu em anti-fase, com alternância entre duas situações: a situação 1 caracteriza-se por predominância de deriva litorânea rumo NE, relacionada a incursões mais freqüentes de frentes frias e massa de ar polar na região; a situação 2 corresponde a dominância de deriva litorânea rumo SW, sob maior ação da massa tropical Atlântica e menor freqüência de incursões de frentes frias. Um boom na progradação de ambas as planícies, registrado por volta de 2700 anos AP, pode estar relacionado à ocorrência de um dos eventos climáticos de escala milenar do Holoceno, o evento Bond 2, caracterizado na região por aumento pontuado de umidade e precipitação e, por extensão, de aporte fluvial. O desenvolvimento ou reativação de dunas do estágio 5 em Campos Verdes pode estar ligado à intensificação dos ventos durante outro evento de escala milenar, a Pequena Idade do Gelo. Fluxos da ordem de 104 m3/ano foram obtidos em simulação estocástica de um cenário geral de trocas de sedimentos entre compartimentos (eg. praia e campo de dunas) no Ji. Na simulação condicionada por variáveis climáticas, observa-se que o transporte eólico, com desenvolvimento de campos de dunas, pode ocorrer mesmo durante períodos chuvosos (precipitação média superior a 400mm), desde que os fluxos eólicos sejam dez vezes maiores que os obtidos na simulação do cenário geral. / The Holocene strandplains of Campos Verdes and Ji (south coast of Santa Catarina, southern Brazil) are characterized by truncated sets of beach ridges alternated with eolian dune fields. They represent examples of neighbor coastal plains formed under the same regional context, but under different hydrodynamic contexts: in a sheltered back-barrier embayment (Campos Verdes) and in an open sea tombolo (Ji). The aim of this work is to construct evolutionary models of sedimentation for both plains based in photointerpretation, grain-size, heavy minerals, OSL ages, calculation of progradation rates and computer simulation. The comparative analysis allows the explanation of the origin of processes responsible for the development of the plains defining whether the mechanisms are autocyclic or alocyclic. Both plains would have begun during the deceleration of the RSL rise, just before the achievement of the Holocene highstand, approximately at 5 ky BP. Patterns of transport and sedimentary reworking based on statistics of grain-size distribution (mean grain-size, standard deviation and skewness) combined with variation of heavy minerals indices (INSi, METi, ZTRi, TZi, HTi, RZi) show northwards progradation with a longitudinal growth component towards west for Campos Verde and progradation towards east with an alongshore growth component towards north for Ji. The heavy mineral distribution is mainly linked to the shift and approximation of the main fluvial source area (Tubarão delta) with an input of less mature sediments into the system. The evolution of Campos Verdes was divided into five chronologic stages: before 4912±270 yr (1); from 4199±347 to 2763±205 anos (2); from 2763±205 to 2816±193 anos (3); from 2816 ± 193 to 1946 ± 141 anos (4); and from 1946 ± 141 anos until present (5); with progradation rates of 1.07, 0.35, 3.45, 0.76 m/yr and undetermined, respectively. A phase of dune stabilization happened during stage 4, indicated by a depositional lobe dated in 2255±123yr and another phase of dune reactivation occurred during stage 5, indicated by a starved parabolic dune dated in 711±64 yr. Five chronologic stages were defined for Ji: before 2794 ± 151 yr (1); from 2794 ± 151 to 2537 ± 140 yr (2); from 2537 ± 140 to 1031±35 (3); from 1031 ± 35 to 831 ± 43 yr (4); and from 751 ± 43 yr until present (5). The progradation rates determined for the last four stages are 2.26, 0.28, 1.47 and 1.24 m/yr. A phase of stabilization of eolian generation 3 was dated in 1346±73yr, within the stage 3. Eolian trangressive dune fields, that are still active, began its development during stage 5. The progradation rates (growth) of the plains show an anti-phase pattern linked to the alternation between two situations: one where there is predominance of net longshore drift towards NE, with frequent cold front incursions and more intense action of polar air mass; and another with the predominance of net longshore drift towards SW with more active tropical Atlantic air mass and less frequent cold front incursions. There was a progradational boom ca. 2700 yr with higher progradation rates in both plains, which might be linked to the occurrence of a millennial Holocene climate change, the Bond event 2, responsible for the punctual humidity and precipitation increase. Dune development or reactivation during stage 5 in Campos Verdes might be linked to an occurrence of another millennial Holocene climate event, the Little Ice Age. Eolian fluxes with magnitude of 104 m3/yr were obtained using stochastic simulation of a general scenario of sediment exchange between stocks (eg. beach and dune field) for Ji. In simulation conditioned by climatic variables, it is possible to observe that the development of dune fields can occur during rainy periods (mean precipitation above 400m) as long as the eolian fluxes are ten times greater than that ones obtained in the general scenario.

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