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125 results on '"Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C)"'

1. Modelling the onset and propagation of damage of matrix/inclusion type heterogeneous media with differential swelling

Author

Gauthier, Vincent, Masson, Renaud, Gãrãjeu, Mihail, Michel, Bruno, Helfer, Thomas, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Aix Marseille Université (AMU), Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique [Marseille] (LMA ), Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone (IRESNE), and AFM (Association Française de Mécanique)

Subjects
[SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph]
Abstract

International audience; This work aims at studying the effective behavior of a composite material (matrix inclusions). The composite is stress free at its outer boundary but the inclusions are subjected to a monotonically increasing isotropic differential swelling. The matrix of this composite is brittle elastic. The onset of the damage of the matrix is first studied, which leads to the proposal of a criterion based on an energy balance, depending on the size and the volume fraction of the inclusions as well as the fracture energy of the constituents. For a dilatation increasing monotonously with time, we study the onset and the propagation of this damage by relying on a variational formulation (phase field approach) and by using in this framework a "mean field" approximation. The characteristic length of the phase field model is chosen to reproduce the onset of damage defined previously. An upper bound is then constructed and its predictions are compared to the results of full field calculations.; Ces travaux visent à étudier le comportement effectif d’un matériau composite de type matrice inclusions, libre de contraintes sur sa surface extérieure et dont les inclusions sont soumises à un gonflementdifférentiel isotrope monotone. La matrice de ce composite est élastique fragile. Les conditions d’apparition de l’endommagement (phase d’amorçage) sont tout d’abord étudiées, ce qui conduit à la propositiond’un critère, fondé sur un bilan d’énergie, dépendant de la taille et de la fraction volumique des inclusions ainsi que de l’énergie à rupture de la matrice. Pour une dilatation évoluant de façon monotoneavec le temps, nous étudions l’amorçage et la propagation de l’endommagement en nous appuyant surune formulation variationnelle de type champ de phase et en utilisant dans ce cadre une approximation« champ moyen ». La longueur caractéristique du modèle champ de phase est choisie en cohérence avecle critère d’amorçage défini auparavant. L’approximation champ moyen permet ainsi de construire uneborne supérieure dont les prédictions sont comparées à des résultats de calculs à champ complet

Published
2022

2. Surface and grain boundary interdiffusion during the sintering of mixed oxides fuels - a Finite Volume Method simulation

Author

Dempowo, Nadia, Bruchon, Julien, Valdivieso, François, Lechelle, Jacques, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), and CEA, Contributeur MAP

Subjects
[CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.MPHY]Physics [physics]/Mathematical Physics [math-ph], [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.MPHY] Physics [physics]/Mathematical Physics [math-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2022

3. Changes in voids induced by ion irradiations in UO2: In situ TEM studies

Author

M. Gérardin, C. Bachelet, G. Carlot, Cédric Baumier, M. Bricout, C. Onofri, D. Drouan, C. Sabathier, CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), CEA, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
010302 applied physics, In situ, Nuclear and High Energy Physics, Void (astronomy), Materials science, [PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Molecular physics, Ion, Xenon, chemistry, Transmission electron microscopy, 0103 physical sciences, Void nucleation, Crystallite, Irradiation, 0210 nano-technology, Instrumentation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

Transmission electron microscopy experiments coupled with 4 MeV Au and 390 keV Xe implantations were conducted on polycrystalline UO2 thin foils in order to study the void change with damage, temperature (ranging from −180 to 1100 °C) and exogenous xenon atoms incorporation. Void size is weakly dependent on the ion dose in the range of [0.01–10] × 1014 i/cm2, whereas void density increases strongly at the early beginning of irradiation and then saturates after 3–4 × 1013 i/cm2. Change in void size and density are shown as weak functions of temperature and xenon atoms incorporation in these experimental conditions. These results indicate a heterogeneous void nucleation and a change monitored by ballistic effects. Studying voids is very tricky. This work also highlights the strong dependence of the measured void size on the TEM settings and capabilities. Thus, it is important to discuss only data obtained in the same conditions to derive influence parameters.

Published
2020

4. Assessment of atomistic data for predicting the phase diagram and defect thermodynamics in UO$_2$

Author

Maillard, Serge, Andersson, David, Bruneval, Fabien, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Materials Science and Technology Division [Los Alamos], Los Alamos National Laboratory (LANL), Service de recherches de métallurgie physique (SRMP), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay

Subjects
[PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Abstract

International audience; This paper develops a unified presentation of the thermodynamic parameters of eleven point-defect models in UO$_2$ (defect formation energies and entropies); four of them are fitted to experimental data, while the remaining seven are obtained through atomistic simulations. This allows us to compare all the models on the same basis both among themselves and with a large set of experimental data of various physical quantities. Combining the assessed defect thermodynamics and the TAF-ID functions for U and U$_4$O$_9$ phases makes it possible to compute the U - O phase diagram in the vicinity of stoichiometric UO$_2$. The defect formation energies and entropies are very different from one model to another. Concerning the ability to reproduce experimental data, the fitted models usually correctly reproduce the data sets according to which they were fitted. For one atomistic-based model, the measurements of the oxygen potential as a function of the temperature and the O/M ratio are reproduced in a satisfactory manner while the phase diagram is more approximate. No model, either fitted or atomistic-based, reproduces simultaneously the measured conductivity and the oxygen concentration as functions of theoxygen potential. The difficulties of the atomistic-based models in predicting the O/M ratio as a function of the oxygen potential are thought to partly arise from an erroneous calculation of the oxygen molecule energy derived from ab initio techniques and probably also from a poor evaluation of the electron-hole Gibbs energy of formation; more generally improving the technique for calculating reliable defect entropies of formation appears of great importance. The difficulty of obtaining reliable experimental data close to the stoichiometry might also contribute to the limited agreement between calculations and measurements, which is reason enough to reassess the behavior of the material in this stoichiometry region comprehensively, using all the possible characterization techniques on each material sample. In particular, since several independent studies predict an unexpected crucial role of the uranium vacancies on the evolution of O/M,experimental assessment of this feature should be sought.

Published
2022

5. Conductivité thermique d'une céramique affectée par un réseau de fissures localisées aux joints de granulats : simulations 2D de l'effet d'une distribution bimodale de taille de granulats

Author

Moutin, Leo, Masson, Renaud, Duguay, Christelle, Josien, Marc, Bornert, Michel, Bouineau, Vincent, Fayette, Laurent, Adenot, Frederic, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), and CEA, Contributeur MAP

Subjects
[PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], [PHYS.MECA.THER] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Thermics [physics.class-ph], [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH] Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], [PHYS.MECA.THER]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Thermics [physics.class-ph], caractérisation, [INFO.INFO-MO] Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, UO2, Céramiques poreuses, simulation, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, modélisation
Abstract

Les matériaux céramiques obtenus par frittage présentent une porosité qui peut être plus ou moins marquée et dont les caractéristiques morphologiques varient fortement d'un matériau à l'autre. Cette porosité peut avoir une forte influence sur leur comportement thermique en dégradant leur conductivité thermique. Il est alors important de comprendre précisément le rôle que joue cette porosité sur le comportement thermique de ces matériaux. Les matériaux étudiés sont des céramiques de dioxyde d'Uranium (UO2) susceptibles de présenter un réseau de porosité très développé à l'issu du frittage. Pour les céramiques caractérisées ici, ce réseau se particularise par la présence d'une porosité de forme fine et allongée qui peut être assimilée à un réseau de fissures. Cette porosité est appelée porosité "filamentaire" en référence à sa forme. Un modèle numérique a été développé pour évaluer l'influence de la porosité de céramiques UO2 sur leur comportement thermique. Ce modèle repose sur des simulations numériques par champs complets (méthode FFT) réalisées sur des microstructures synthétiques. Pour que le modèle prédise correctement la conductivité thermique de ces céramiques, il est essentiel que les microstructures synthétiques soient fidèles aux microstructures des céramiques étudiées. Par rapport aux microstructures synthétiques de référence, présentées dans des travaux antérieurs, de nouvelles considérations sont faites. Sont notamment étudiés, la possibilité de considérer une distribution bimodale de taille de granulats ainsi qu'une orientation préférentielle de la porosité. L'influence de ces deux ingrédients sur les paramètres morphologiques des microstructures sont ensuite évalués en comparant les résultats obtenus par caractérisation sur ces microstructures à ceux obtenus sur les microstructures de référence et sur les microstructures des céramiques étudiées. L'influence d'une distribution bimodale de taille de granulats et d'une orientation préférentielle de la porosité sur le comportement thermique des différentes microstructures est également évalué en réalisant des simulations numériques 2D (méthode FFT) sur des coupes des microstructures. Les simulations thermiques caractérisent ainsi le comportement de microstructures virtuelles présentant des fissures rubans (infinies dans la direction opposée au plan d'observation), ce qui exacerbe l'effet de ces fissures sur les propriétés thermiques simulées.

Published
2022
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6. Materials for Sustainable Nuclear Energy: A European Strategic Research and Innovation Agenda for All Reactor Generations

Author

Lorenzo Malerba, Abderrahim Al Mazouzi, Marjorie Bertolus, Marco Cologna, Pål Efsing, Adrian Jianu, Petri Kinnunen, Karl-Fredrik Nilsson, Madalina Rabung, Mariano Tarantino, Publica, Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas [Madrid] (CIEMAT), EDF Lab Les Renardières, Mechanics and Materials of Components Departement, 77250, Ecuelles, France, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), European Commission - Joint Research Centre [Karlsruhe] (JRC), Ringhals AB/NUQ, 432 58 Väröbacka, Sweden, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), VTT Technical Research Centre of Finland (VTT), JRC Institute for Energy and Transport (IET), European Commission - Joint Research Centre [Petten], Fraunhofer Institute for Nondestructive Testing (Fraunhofer IZFP), Fraunhofer (Fraunhofer-Gesellschaft), Agenzia Nazionale per le nuove Tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile = Italian National Agency for New Technologies, Energy and Sustainable Economic Development (ENEA), European Project: 899997,NFRP-2019-2020,ORIENT-NM, CEA, Contributeur MAP, and Organsation of the European Research Community on Nuclear Materials - ORIENT-NM - 899997 - INCOMING

Subjects
digital techniques, Technology, Control and Optimization, nuclear materials science approaches, Renewable Energy, Sustainability and the Environment, Sustainable Nuclear Energy, Strategic research agenda Energies, Energy Engineering and Power Technology, strategic research agenda, Nuclear materials science approaches, nuclear materials, Digital techniques, Nuclear materials, SDG 7 - Affordable and Clean Energy, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], Electrical and Electronic Engineering, ddc:600, Engineering (miscellaneous), [PHYS.COND] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], Energy (miscellaneous)
Abstract

International audience; Nuclear energy is presently the single major low-carbon electricity source in Europe and is overall expected to maintain (perhaps eventually even increase) its current installed power from now to 2045. Long-term operation (LTO) is a reality in essentially all nuclear European coun-tries, even when planning to phase out. New builds are planned. Moreover, several European countries, including non-nuclear or phasing out ones, have interests in next generation nuclear systems. Materials and material science play in this framework a crucial role towards safer, more efficient, more economical and overall more sustainable nuclear energy. This paper pro-poses a research agenda that combines modern digital technologies with materials science prac-tices to pursue a change of paradigm that promotes innovation, equally serving the different nuclear energy interests and positions throughout Europe. The paper chooses to overview structural and fuel materials used in current generation reactors, as well as the wider spectrum of them for next generation reactors, summarizing the relevant issues. Next it describes the ma-terials science approaches that are common to any nuclear materials (including classes that are not addressed here, such as concrete, polymers and functional materials), identifying for each of them a research agenda goal. It is concluded that among these goals are the development of structured materials qualification test-beds and materials acceleration platforms (MAPs) for ma-terials that operate under harsh conditions. Another goal is the development of mul-ti-parameter-based approaches for materials health monitoring based on different non-destructive examination and testing (NDE&T) techniques. Hybrid models that suitably combine physics-based and data-driven approaches for materials behaviour prediction can val-uably support these developments, together with the creation and population of a centralised, smart database for nuclear materials.

Published
2022
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7. Compatibility of UN with refractory metals (V, Nb, Ta, Cr, Mo, and W): an $ab\ initio$ approach to interface reactions and diffusion behavior

Author

Liu, Huan, Costa, Diogo R., Lopes, Denise Adorno, Claisse, Antoine, Messina, Luca, Olsson, Pär, Royal Institute of Technology [Stockholm] (KTH ), Westinghouse Electric Sweden, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), and CEA, Contributeur MAP

Subjects
Nuclear and High Energy Physics, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Modelling, Interface interaction, Diffusion, Annan materialteknik, Nuclear Energy and Engineering, Physical Sciences, Composite fuel, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Fysik, Other Materials Engineering, General Materials Science, Uranium nitride
Abstract

International audience; Uranium mononitride (UN)-uranium dioxide (UO$_2$) composites are being considered as an innovative advanced technology fuel option for light water reactors, where an optimal balance between the chemical advantages of UO$_2$ and the thermal and neutronic properties of UN is struck. However, the effect and extent of chemical interactions between UN and UO$_2$ during sintering and operation are still open issues of importance. A possibility to avoid these interactions is to protect the UN phasebefore sintering the UN-UO$_2$ composites by encapsulating the UN. This protective material must have a high melting point, high thermal conductivity, and reasonably low neutron cross-section. Among many candidates, the use of refractory metals is a promising option. In this study, density functional theory calculations (DFT) were performed to study the interactions and kinetics at the UN-X interfaces respectively (X=V, Nb, Ta, Cr, Mo, and W). The diffusion behaviors in UN and in the metal were studied using the self-consisted mean field (SCMF) theory. Generally, the diffusion of metal atoms in UN is slow compared to the diffusion of N atoms in the metals. Furthermore, the DFT calculations predict that Ta and V may react with UN to form UTaN$_2$ and V$_8$N at the UN-X interfaces, respectively. In some cases, the formation of these phases also promotes the formation of point defects in the UN and metal phases. The interaction between W and Mo with the UN phase is largely prohibited. According to this work, Mo and W can be regarded as highly promising candidate materials for fabrication of stable UN-UO$_2$ composite fuel.

Published
2022

8. Caractérisation et simulation de microstructures de céramiques d'UO2 présentant un réseau de porosité filamentaire

Author

Moutin, Leo, Masson, Renaud, Duguay, Christelle, Fayette, Laurent, Adenot, Frederic, Bouineau, Vincent, Bornert, Michel, CEA, Contributeur MAP, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire Navier (NAVIER UMR 8205), and École des Ponts ParisTech (ENPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Gustave Eiffel

Subjects
[PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], [PHYS.MECA.THER] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Thermics [physics.class-ph], [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH] Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], [PHYS.MECA.THER]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Thermics [physics.class-ph], [INFO.INFO-MO] Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2022

9. One-dimensional modeling of bulk cationic interdiffusion in mixed oxides (U,Pu)O$_2$ and analysis of homogenization within a microstructure using a finite difference method

Author

Nadia Curie Dempowo, François Valdivieso, Julien Bruchon, Jacques Lechelle, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
Interdiffusion, Nuclear and High Energy Physics, Homogenization, Nuclear Energy and Engineering, mixed oxides, [PHYS.MPHY]Physics [physics]/Mathematical Physics [math-ph], Modeling, General Materials Science, Finite difference method, Microstructure
Abstract

International audience; This paper deals with the cationic interdiffusion phenomena, which take place during the solid state sintering of nuclear fuel mixed oxides. The latter promote the cationic homogenization required in order to avoid high burn-up areas during irradiation. It is necessary to understand this phenomenon so as to obtain homogeneous oxides at the end of the manufacturing process. Bulk interdiffusion is studied as it is crucial in the sintering of a multicomponent material. As such, Ficks laws for multicomponent systems are used and the effect of cross-terms of the diffusion matrix is highlighted. The concentration profiles of uranium and plutonium are plotted versus time in order to analyze and understand the evolution of each elemental concentration within the grains of the material. Elemental concentrations of U and Pu are computed under the assumption of a fast displacement of O in thermodynamic equilibrium with the local cationic composition of the sample. Deviation from stoichiometry is calculated on the basis of a Calphad-type thermochemical model of (U, Pu)O$_{2±x}$ solid solution. The results showed that each diffusing element has reached the mean value of the samples at the end of the simulation, which corresponds to the end of the sintering plateau. We observed a good agreement between the experimentally obtained concentration profiles involving pellets corrected for intergranular diffusion, and those obtained in this study. Speciation into ionic species is carried out at the end of the simulations showing the electroneutrality of our material. As grain size is an important parameter influencing the homogenization during sintering, a quantitative analysis of the homogenization phenomenon is also carried out varying this parameter, with a homogeneity criterion for the distribution of U or Pu. The results showed that the time required to reach a significant homogenization is longer as some of the crystallites are larger.

Published
2022

10. Multiscale modelling in nuclear ferritic steels: from nano-sized defects to embrittlement

Author

N. Castin, G. Bonny, M.J. Konstantinović, A. Bakaev, F. Bergner, C. Courilleau, C. Domain, B. Gómez-Ferrer, J.M. Hyde, L. Messina, G. Monnet, M.I. Pascuet, B. Radiguet, M. Serrano, L. Malerba, Centre d'Etude de l'Energie Nucléaire (SCK-CEN), Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Groupe de physique des matériaux (GPM), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), EDF R&D (EDF R&D), EDF (EDF), Culham Science Centre [Abingdon], Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Department of Materials, University of Oxford, Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas [Madrid] (CIEMAT), European Project: 661913,H2020,NFRP-2014-2015,SOTERIA(2015), European Project: 621195,EC:FP7:SP1-JTI,FCH-JU-2013-1,MATISSE(2014), European Project: 755039,NFRP-2016-2017-1,M4F, Matériaux et Mécanique des Composants (EDF R&D MMC), EDF (EDF)-EDF (EDF), National Nuclear Laboratory, CEA Cadarache, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), and Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas [Buenos Aires] (CONICET)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], 82-XX, Condensed Matter - Materials Science, Physics and Astronomy (miscellaneous), [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Materials Science (cond-mat.mtrl-sci), FOS: Physical sciences, General Materials Science, Energy (miscellaneous)
Abstract

Radiation-induced embrittlement of nuclear steels is one of the main limiting factors for safe long-term operation of nuclear power plants. In support of accurate and safe reactor pressure vessel (RPV) lifetime assessments, we developed a physics-based model that predicts RPV steel hardening and subsequent embrittlement as a consequence of the formation of nano-sized clusters of minor alloying elements. This model is shown to provide reliable assessments of embrittlement for a very wide range of materials, with higher accuracy than industrial correlations. The core of our model is a multiscale modelling tool that predicts the kinetics of solute clustering, given the steel chemical composition and its irradiation conditions. It is based on the observation that the formation of solute clusters ensues from atomic transport driven by radiation-induced mechanisms, differently from classical nucleation-and-growth theories. We then show that the predicted information about solute clustering can be translated into a reliable estimate for radiation-induced embrittlement, via standard hardening laws based on the dispersed barrier model. We demonstrate the validity of our approach by applying it to hundreds of nuclear reactors vessels from all over the world., Comment: 22 pages, 9 figures

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2022
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11. Stochastic homogenization : a short proof of the annealed Calderón-Zygmund estimate

Author

Josien, Marc, Josien, Marc, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Max Planck Institute for Mathematics in the Sciences (MPI-MiS), and Max-Planck-Gesellschaft

Subjects
Calderón-Zygmund estimates AMS classification: 35B27, 35J15, 35R60, [MATH.MATH-AP]Mathematics [math]/Analysis of PDEs [math.AP], Stochastic homogenization, [MATH.MATH-AP] Mathematics [math]/Analysis of PDEs [math.AP], 35B45, 42B15
Abstract

A building block for many field theories in continuum physics are second-order elliptic operators in divergence form, as given through a coefficient field which may be assimilated to a metric tensor field on R d. The mapping properties of these linear operators are a crucial ingredient for analysis. In this paper, we focus on Calderón-Zygmund estimates, that is, on the boundedness of the corresponding Helmholtz projection in L p (R d)-spaces. Even when the coefficient field is uniformly smooth, this estimate may fail for p not close to 2. We seek an intrinsic criterion on the validity of the Calderón-Zygmund estimate in the whole range of p ∈ (1, ∞); intrinsic in the sense that it is formulated in terms of the scalar and vector potentials of the harmonic coordinates. We seek genericity in form of a statistical statement, and thus consider general ensembles of coefficient fields. Our criterion comes in form of finite stochastic moments for the potentials, or rather their corrections from being affine. In line with this, the Calderón-Zygmund estimates we obtain are annealed as opposed to quenched, meaning that there is an inner norm in form of a stochastic moment next to the (outer) L p-norm in space. This result grows out of recent progress in quantitative stochastic homogenization; it is ultimately inspired by the classical large-scale regularity theory of Avellaneda and Lin [2]. More specifically, we provide an easier version of the proof given by us in [18], albeit under stronger assumptions. Annealed Calderon-Zygmund estimates were first established in Duerinckx and Otto in [11], and are a very convenient tool for error estimates in stochastic homogenization.

Published
2022

12. Atomic scale investigation of thermodynamic and defect properties of (U,Pu)O2 mixed oxide

Author

Bathellier, Didier, Bertolus, Marjorie, Bourasseau, Emeric, Freyss, Michel, Messina, Luca, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), European Project: 754329,INSPYRE, CEA, Contributeur MAP, and Investigations Supporting MOX Fuel Licensing in ESNII Prototype Reactors - INSPYRE - 754329 - INCOMING

Subjects
[PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Abstract

International audience; One way of increasing significantly the efficiency in designing and qualifying innovative fuels is to enhance the predictive capability of fuel behaviour simulation by developing a more physically based description of nuclear fuels. Basic research approaches combining multiscale modelling and separate effect experiments can bring significant insight into materials properties and key phenomena involved in the evolution of fuels in reactor.We will show the results obtained using state-of-the art electronic structure and empirical calculations on the uranium-plutonium mixed oxide. In particular, the thermal expansion, enthalpy increments and specific heat of (U,Pu)O2 as a function of Pu content will be presented. The defect properties of (U,Pu)O2 and the impact of the disorder on the cationic sublattice will also be discussed.

Published
2021

13. Calculations of thermodynamical properties of U3Si2

Author

Bouchet, Johann, Mouleux, Cyril, Bottin, Francois, Castellano, Alois, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), and CEA, Contributeur MAP

Subjects
Condensed Matter::Strongly Correlated Electrons, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], [PHYS.COND] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]
Abstract

International audience; Uranium silicide compounds, especially U3Si2, have been studied as a potential replacement for uranium dioxide fuel in pressurized water reactors. These compounds offer several superior properties as a larger thermal conductivity and a higher uranium density. The thermodynamical quantities (specific heat, thermal expansion and conductivity…) are crucial to drive the fuel design. They are directly related to the atomic vibrations and more specifically, they can be extracted from the phonon spectra and the crystal structure.In this work we calculate the phonon spectra of different structures of the U3Si2 compound, up to the meltin curve, by taking into account the anharmonic effects and by using the TDEP method[1]. The thermodynamical properties extracted from these phonon spectra will then be compared to the previous calculations and the available experimental data. We show that the unique features of the crystallographic structure of this compound drive its behaviour in temperature.

Published
2021

14. Development of a solute and defect concentration dependant Ising model for the study of transmutation induced segregation in neutron irradiated W-(Re, Os) systems

Author

Matthew J. Lloyd, L Messina, Enrique Martínez, Duc Nguyen-Manh, University of Oxford, Culham Science Centre [Abingdon], Clemson University, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), and European Project: 633053,H2020,EURATOM-Adhoc-2014-20,EUROfusion(2014)

Subjects
Materials science, Nuclear transmutation, Precipitation (chemistry), Binding energy, Condensed Matter Physics, Enthalpy of mixing, 01 natural sciences, Transmutation Induced Segregation, 010305 fluids & plasmas, Condensed Matter::Materials Science, Ising Model, Chemical physics, Vacancy defect, 0103 physical sciences, Physics::Atomic and Molecular Clusters, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Atomistic Monte Carlo, General Materials Science, Ising model, Neutron, Density functional theory, 010306 general physics, Density Functional Theory, Tungsten Rhenium Osmium Alloys
Abstract

In this study, radiation-induced precipitation of transmutation products is addressed via the development of a new solute and vacancy concentration dependant Ising model for the W–Re–Os system. This new model includes interactions between both Os and Re atoms with vacancies, thus facilitating more representative simulations of transmutation in fusion reactor components. Local solute concentration dependencies are introduced for the W–Re, W–Os and Re–Os pair interactions. The model correctly accounts for the repulsion between small clusters of vacancies and the attraction between larger clusters/voids, via the introduction of local vacancy concentration dependant interaction coefficients between pairs of atoms and vacancies. To parameterise the pair interactions between atoms and/or vacancies, the enthalpy of mixing, ΔH mix, for various configurations and solute/defect concentrations, was calculated using density functional theory, within 6 binary systems: W–Re, W–Os, Re–Os, W–vacancy, Re–vacancy and Os–vacancy. The new energy model was implemented into the SPPARKS Monte Carlo code, and successfully used to predict the formation of voids decorated with Re and Os solute atoms. Analysis suggests that there is a strong thermodynamic tendency for Os to bind to these voids with a comparatively weaker binding from Re atoms. The binding energies of various solute/vacancy clusters were calculated and showed that Re and Os solute atoms tend to stabilise small clusters of vacancies, increasing the attractive binding energy between the constituents.

Published
2021

15. Representative volume elements for matrix-inclusion composites -- a computational study on periodizing the ensemble

Author

Schneider, Matti, Josien, Marc, Otto, Felix, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone (IRESNE), and Max-Planck-Institut für Mathematik (MPI)

Subjects
FOS: Computer and information sciences, J.2, I.6.3, G.1.8, G.3, Numerical Analysis (math.NA), Microstructure modeling, FFT-based computational homogenization, Computational Engineering, Finance, and Science (cs.CE), Quantitative stochastic homogenization, Screening the boundary-layer error, Mathematics - Analysis of PDEs, Thermal conductivity, [PHYS.MECA.THER]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Thermics [physics.class-ph], FOS: Mathematics, [MATH.MATH-AP]Mathematics [math]/Analysis of PDEs [math.AP], Mathematics - Numerical Analysis, Computer Science - Computational Engineering, Finance, and Science, 74Q05, Analysis of PDEs (math.AP)
Abstract

We investigate volume-element sampling strategies for the stochastic homogenization of particle-reinforced composites and show, via computational experiments, that an improper treatment of particles intersecting the boundary of the computational cell may affect the accuracy of the computed effective properties. Motivated by recent results on a superior convergence rate of the systematic error for periodized ensembles compared to taking snapshots of ensembles, we conduct computational experiments for microstructures with circular, spherical and cylindrical inclusions and monitor the systematic errors in the effective thermal conductivity for snapshots of ensembles compared to working with microstructures sampled from periodized ensembles. We observe that the standard deviation of the apparent properties computed on microstructures sampled from the periodized ensembles decays at the scaling expected from the central limit theorem. In contrast, the standard deviation for the snapshot ensembles shows an inferior decay rate at high filler content. The latter effect is caused by additional long-range correlations that necessarily appear in particle-reinforced composites at high, industrially relevant, volume fractions. Periodized ensembles, however, appear to be less affected by these correlations. Our findings provide guidelines for working with digital volume images of material microstructures and the design of representative volume elements for computational homogenization., 31 pages, 16 figures

Published
2021

16. First principles model for voids decorated by transmutation solutes: Short-range order effects and application to neutron irradiated tungsten

Author

Sergei L. Dudarev, Matthew J. Lloyd, Duc Nguyen-Manh, Jan S. Wróbel, Luca Messina, Michael Klimenkov, EURATOM/CCFE Fusion Association, Culham Science Centre [Abingdon], Department of Materials, University of Oxford, Warsaw University of Technology [Warsaw], Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), European Project: 633053,H2020,EURATOM-Adhoc-2014-20,EUROfusion(2014), and European Project: 714697,AtoFun

Subjects
Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), Tantalum, chemistry.chemical_element, FOS: Physical sciences, 02 engineering and technology, Atom probe, Tungsten, 7. Clean energy, 01 natural sciences, law.invention, Impurity, law, Vacancy defect, 0103 physical sciences, General Materials Science, Neutron, 010306 general physics, Condensed Matter - Materials Science, Materials Science (cond-mat.mtrl-sci), Fusion power, 021001 nanoscience & nanotechnology, chemistry, Chemical physics, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], 0210 nano-technology, Solid solution
Abstract

Understanding how properties of materials change due to nuclear transmutations is a major challenge for the design of structural components for a fusion power plant. In this study, by combining a first-principles matrix Hamiltonian approach with thermodynamic integration we investigate quasi-steady state configurations of multi-component alloys, containing defects, over a broad range of temperature and composition. The model enables simulating transmutation-induced segregation effects in materials, including tungsten where the phenomenon is strongly pronounced. Finite-temperature analysis shows that voids are decorated by Re and Os, but there is no decoration by tantalum (Ta). The difference between the elements is correlated with the sign of the short range order (SRO) parameter between impurity and vacancy species, in agreement with Atom Probe Tomography (APT) observations of irradiated W-Re, W-Os, W-Ta alloys in the solid solution limit. Statistical analyses of Re and Os impurities in vacancy-rich tungsten show that the SRO effects involving the two solutes are highly sensitive to the background concentration the species. In quaternary W-Re-Os-Vac alloys containing 1.5% Re and 0.1% Os, the SRO Re-Os parameter is negative at 1200K, driving the formation of concentrated Re and Os precipitates. Comparison with experimental Transmission Electron Microscopy (TEM) and APT data on W samples irradiated at the High Flux Reactor (HFR) shows that the model explains the origin of anomalous segregation of transmutation products (Re,Os) to vacancy clusters and voids in the high temperature limit pertinent to the operating conditions of a fusion power plant., 29 pages, 13 figures, 3 tables

Published
2021

17. Solubility and vacancy-mediated interdiffusion in the Zr-Nb-Cr system

Author

Antoine Claisse, Luca Messina, Patrick A. Burr, Vidur Tuli, School of Mechanical and Manufacturing Engineering [Sydney], University of New South Wales [Sydney] (UNSW), Westinghouse Electric Sweden, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)

Subjects
Cladding (metalworking), Nuclear and High Energy Physics, Materials science, Diffusion, Thermodynamics, Zr alloy, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 010305 fluids & plasmas, Flux (metallurgy), Nuclear Energy and Engineering, Phase (matter), Vacancy defect, 0103 physical sciences, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], General Materials Science, Density functional theory, Solubility, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; To better understand the microstructural evolution of Cr-coated Zr alloy cladding, we investigate, using density functional theory calculations, the vacancy-mediated diffusion behaviour of Zr and Nb solutes in BCC-Cr as well as Zr and Cr solutes in BCC-Nb. The calculated vacancy formation and migration energies are in good agreement with available literature, as are the self-diffusivities. We show that in BCC-Cr both Nb and Zr are faster diffusers than Cr (vacancy-mediated self-diffusion). It was also found that both Zr and Nb segregate towards vacancy sinks in BCC-Cr at normal reactor operating temperatures, but at elevated temperatures their flux is expected to be in opposite directions. In BCC-Nb, we show that Cr is a slower diffuser than Nb self-diffusion, while Zr is faster; and both Zr and Cr are expected to decorate vacancy sinks in BCC-Nb at all temperatures relevant to reactor operation. A similar behaviour is likely to occur in -Nb phase found in Zr-Nb alloys. The implications of these findings for Cr-coated Zr alloy cladding are discussed.

Published
2021

18. Editorial: Computational defect properties

Author

Zhao, Shijun, Zhang, Yongfeng, Messina, Luca, Brandl, Christian, City University of Hong Kong [Hong Kong] (CUHK), University of Wisconsin-Madison, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), University of Melbourne, Roberto Brighenti, University of Parma, and Italy

Subjects
numerical simulations, computational materials sciences, radiation damage, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], defect properties, nuclear materials
Abstract

International audience; This 2-page editorial introduces and summarizes the content of the special issue "Computational Defect Properties" comprising 7 articles and published on the "Frontiers in Materials" journal.

Published
2021

19. Development and application of an interatomic potential for the investigation of mixed oxide compounds containing Americium

Author

Bertolus, Marjorie, Orlat, Simon, Labonne, Baptiste, CEA, Contributeur MAP, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)

Subjects
[CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [CHIM.THEO] Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Abstract

International audience; Americium is a chemical element produced by neutron capture in nuclear reactors, whose strong radiotoxicity is a major issue for the management of nuclear waste. One solution envisaged to reduce the amount of americium in the waste is to separate it from the other elements present in the fuel after its stay in the reactor and to re-irradiate in order to transform it into a less radiotoxic element thanks to a transmutation reaction. [1].This requires, among other things, a very good knowledge of the thermodynamic properties of the Am bearing oxides in order to control the process of manufacturing fuels containing this element and to predict the phases formed under irradiation as a function of the composition and the temperature.Atomic scale modelling, and in particular, methods using empirical interatomic potentials, is a suitable tool for the calculation of thermodynamic properties to complement experimental characterizations. It requires, however, precise potentials describing the interactions between atoms. A formalism adapted to actinide oxides is that of the n-body potential developed by Cooper, Rushton and Grimes (CRG) for many simple oxides, including UO2, AmO2, PuO2 [2,3] and for the (U,Th)O2 [4] and (U,Pu)O2 mixed oxide [5].We parameterized a potential for Americium with the oxidation state + III in the CRG formalism and validated it against available experimental data. The potential was then applied to determine thermodynamic properties of (U,Am)O2 as a function of Am content and/or temperature, in particular enthalpy increments, heat capacity and melting temperatures.References1 Report on sustainable radioactive-waste-management (2012): http://www.cea.fr/english/Documents/corporate-publications/report-sustainable-radioactive-waste-management.pdf 2 M.W.D. Cooper, M.J.D. Rushton, R.W. Grimes, J. Phys.: Condens. Matter 26, 105401 (2014) 3 Potential Model for Actinide Oxides and their Solid Solutions, http://abulafia.mt.ic.ac.uk/potentials/actinides/v1.2/index.html 4 M.W.D. Cooper, S.T. Murphy, P.C.M. Fossati, M.J.D Rushton, R.W. Grimes, Proc. R. Soc. Lond. A Math. Phys. Sci. 470, 20140427(2014)5 C. Takoukam-Takoundjou, E. Bourasseau, M. J. D. Rushton, V. Lachet, J. Phys.: Condens. Matter 32, 505702 (2020)

Published
2021

20. Two fuel performance codes of the PLEIADES platform: ALCYONE and GERMINAL

Author

L. Noirot, I. Ramière, C. Introini, S. Bernaud, V. Marelle, Thomas Helfer, B. Michel, J.-C. Dumas, R. Masson, J. Sercombe, A. Boulore, I. Viallard, M. Lainet, N. Chauvin, Laboratoire de Simulation du Comportement des Combustibles (LSC), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'Expertise et de Validation des Applications combustibles multi-filières (LEVA), and Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C)

Subjects
Computer science, business.industry, Multiphysics, ComputerApplications_COMPUTERSINOTHERSYSTEMS, [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph], Materials testing, [SPI.MECA.SOLID]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Solid mechanics [physics.class-ph], Experimental Devices, ALCYONE, GERMINAL, [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], Software, [SPI.MECA.THER]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Thermics [physics.class-ph], Systems engineering, Pleiades, business, Fuel performance codes
Abstract

International audience; The PLEIADES software environment is a simulation framework allowing the development of fuel performance codes dedicated to specific nuclear systems (PWR, SFR, and material testing reactors), experimental devices, and advanced fuel modeling. This chapter presents first the general features of the PLEIADES software environment to assess the fuel element multiphysics behavior under irradiation. Then two fuel performance codes of the PLEIADES platform, ALCYONE and GERMINAL, devoted, respectively, to PWR and SFR fuel concepts, are presented. This presentation is structured with the following items: general presentation, physical models, validation, and international benchmarks.

Published
2021

21. Using basic research to improve the simulation of MOX fuel behaviour

Author

Bertolus, Marjorie, CEA, Contributeur MAP, Investigations Supporting MOX Fuel Licensing in ESNII Prototype Reactors - INSPYRE - 754329 - INCOMING, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), and European Project: 754329,INSPYRE

Subjects
[CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Abstract

International audience; Nuclear fuel constitutes an essential component of the performance and safety of nuclear reactors. It is composed of complex materials with specific properties and is subjected under irradiation to a large number of diverse but interconnected phenomena. A better understanding of the properties of fuel materials and of the mechanisms underlying their changes under irradiation is key to the development of more accurate and predictive codes for the simulation of fuel elements. An efficient approach to improve the understanding of fuel behaviour is to complement the examination of neutron-irradiated materials by a basic research approach combining separate effect experiments on model, surrogate or ion-irradiated materials and multiscale modelling from the atomic to the mesoscopic scale. We will present the approach developed on (U,Pu)O2 fuels in the INSPYRE H2020 project and illustrate the results obtained on significant operational issues and on the development of constitutive laws for the behaviour of nuclear fuels.INSPYRE has received funding from the Euratom research and training programme 2014-2018 under grant agreement No 754329. This project is part of the research activities portfolio of the Joint Programme on Nuclear Materials.

Published
2021

22. Homogenization approach to model the thermal-mechanical behavior of melting fuel material

Author

Christophe Destouches, Jean-Marie Gatt, Frédéric Lebon, Daniel Parrat, Jérôme Julien, Veronica d'Ambrosi, Service Physique EXpérimentale, d'essais en Sûreté et d'Instrumentation (SPESI), Département Etude des Réacteurs (DER), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique [Marseille] (LMA ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM), Service Réacteur Jules Horowitz (SRJH), MISTRAL-Lab, Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Dosimétrie, de Contrôle-commande et Instrumentation (LDCI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département Etude des Réacteurs (DER), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)

Subjects
Nuclear and High Energy Physics, Materials science, Thermal power station, 02 engineering and technology, Mechanics, 021001 nanoscience & nanotechnology, [PHYS.MECA.SOLID]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of the solides [physics.class-ph], 01 natural sciences, Homogenization (chemistry), Central region, 010305 fluids & plasmas, Amplitude, Nuclear Energy and Engineering, Thermal mechanical, 0103 physical sciences, Pellet, [PHYS.MECA.SOLID]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Solid mechanics [physics.class-ph], General Materials Science, 0210 nano-technology, Finite element code, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience; For nuclear pressurized water reactors (PWR), safety analysis are carried out on operating modes involving quick and large amplitude changes in thermal power produced. In this frame, assessments have to conservatively account for initiating fuel melting localized in the pellet central region, where temperatures and stresses are the highest. In the present paper we propose a thermal-mechanical coupled model to describe the behavior of fuel pellet at melting onset, developed by means of homogenization methods. The model has been implemented in the finite element code Cast3m and a simple test case is presented to verify and validate the modeling principle. The dependency of the thermal mechanical behavior of the system on the melted fraction is discussed.

Published
2020

23. TEM characterisation of helium platelets in implanted uranium dioxide

Author

Adrien V. Michel, C. Sabathier, C. Onofri, Myriam Dumont, G. Carlot, Martiane Cabié, Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle (MSME), Université Paris-Est Marne-la-Vallée (UPEM)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Spectropôle - Aix Marseille Université (AMU SPEC), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (IM2NP), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), and Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)

Subjects
Nuclear and High Energy Physics, Materials science, [PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], Uranium dioxide, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 010305 fluids & plasmas, chemistry.chemical_compound, Nuclear Energy and Engineering, chemistry, Transmission electron microscopy, Helium ions, 0103 physical sciences, General Materials Science, Platelet, Platelet formation, Crystallite, 0210 nano-technology, Helium, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

Polycrystalline UO2 discs were implanted with 500 keV helium ions at different temperatures (200, 400 and 600 °C) and fluences (1 and 3 × 1016 at cm−2), and further characterised by transmission electron microscopy (TEM). Examinations performed on the more concentrated sample implanted at 600 °C allowed us to observe platelets for the first time in the UO2 material in planes parallel to { 1 1 1 } U O 2 . A complete study was undertaken in grains oriented along , and directions to determine {1 1 1} variant equivalence on platelet formation. Their features like density and size have been characterised with an appropriate statistic.

Published
2020

24. Advances on GenIV structural and fuel materials and cross-cutting activities between fission and fusion

Author

Pietro Agostini, Lorenzo Malerba, Christian Grisolia, Pierre-François Giroux, Fabienne Delage, Karine Liger, Annelise Gallais-During, Marjorie Bertolus, Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas [Madrid] (CIEMAT), Agenzia Nazionale per le nuove Tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile (ENEA), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Centre des Matériaux (MAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PSL Research University (PSL)-MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Département Technologie Nucléaire (DTN), Service des Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, and Agenzia Nazionale per le nuove Tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile = Italian National Agency for New Technologies, Energy and Sustainable Economic Development (ENEA)

Subjects
[PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], 010308 nuclear & particles physics, Fission, Computer science, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], 01 natural sciences, Rational use, lcsh:TK9001-9401, Cross-cutting, Risk analysis (engineering), 0103 physical sciences, Portfolio, lcsh:Nuclear engineering. Atomic power, 010306 general physics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

This paper describes six projects, most of which are part of the research portfolio of the EERA JPNM, devoted to qualification, modelling and development of structural and fuel materials for advanced and innovative nuclear systems, with also two examples of projects addressing issues of cross-cutting interest through fusion and fission. The main conclusion is that the benefit of the coordination under the umbrella of, in this case, the EERA JPNM, is clearly felt in terms of better alignment of national programmes and subsequent leveraging of institutional funding, to integrate Euratom support. Likewise, the benefit of addressing specific issues of common interest for fusion and fission is not only beneficial because of cross-fertilisation, but also because it allows more rational use of human and infrastructural resources, avoiding duplications.

Published
2020
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25. Modelling and measuring methods for PCI characterization

Author

d'Ambrosi, Veronica, Destouches, Christophe, Julien, Jérôme, Parrat, Daniel, Lebon, Frédéric, Gatt, Jean-Marie, Département Etude des Réacteurs (DER), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), CEA Cadarache, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique [Marseille] (LMA ), Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), MISTRAL-Lab, and Lebon, Frédéric

Subjects
[PHYS.MECA.SOLID] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Solid mechanics [physics.class-ph], [PHYS.MECA.SOLID]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Solid mechanics [physics.class-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2019

26. Uranium carbide oxidation from 873 K to 1173 K

Author

Claudia Gasparrini, Mark R. Wenman, Olivier Fiquet, Sarah May, Renaud Podor, William E. Lee, Denis Horlait, Department of Earth Science and Engineering [Imperial College London], Imperial College London, Etude de la Matière en Mode Environnemental (L2ME), Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM - UMR 5257), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan (CENBG), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Okanagan College, University of British Columbia (UBC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Engineering & Physical Science Research Council (E, and Engineering and Physical Sciences Research Council

Subjects
Materials science, 020209 energy, General Chemical Engineering, Oxide, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, HT-ESEM, [CHIM.INOR]Chemical Sciences/Inorganic chemistry, Oxygen, 0905 Civil Engineering, Corrosion, chemistry.chemical_compound, Fragmentation (mass spectrometry), Oxidation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Uranium oxide, General Materials Science, Uranium carbide, 0912 Materials Engineering, Environmental scanning electron microscope, Energy, General Chemistry, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Cracking, chemistry, Chemical engineering, 13. Climate action, SEM, TEM, 0210 nano-technology, [CHIM.RADIO]Chemical Sciences/Radiochemistry, 0913 Mechanical Engineering
Abstract

International audience; Oxidation of UC was studied from 873 to 1173 K in air and in 10 Pa oxygen using a High Temperature Environmental SEM (HT-ESEM). Conversion to U3O8 improved when using 873 K as the oxide product was a fine powder. At higher temperatures (973 K to 1173 K) oxidation slowed due to a densification process with formation of coarse fragments. The oxide fragmentation at 973 K and 1073 K and oxide pulverisation at 873 K were observed in situ in a HT-ESEM. Cracking induced fragmentation and pulverisation was linked to stresses generated from the volumetric transformation from UC to U3O8.

Published
2019

27. Radiation-induced micro-structures as ground states of a Swift-Hohenberg energy functional

Author

Laurence Luneville, Gabriel L. Murphy, A. Forestier, P Garcia, Gordon J. Thorogood, David Simeone, CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Australian Nuclear Science and Technology Organisation [Australie] (ANSTO), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), This work was supported by the French initiative of basic research (CEA/RSTB) for the nuclear industry, CEA- Saclay (CEA), Université Paris-Saclay, TRajectoires d’OCéAnie (TROCA), and Université de la Nouvelle-Calédonie (UNC)

Subjects
010302 applied physics, [PHYS]Physics [physics], Materials science, Computer simulation, Precipitation (chemistry), Alloy, Diagram, General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, engineering.material, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Chemical physics, 0103 physical sciences, engineering, Irradiation, Thin film, 0210 nano-technology, Phase diagram, Energy functional
Abstract

International audience; We demonstrate that the Swift-Hohenberg functional as used to describe patterning observed in out of equilibrium systems such as diblock copolymers, Rayleigh-Benard convection and thin film magnetic garnets, can be applied to radiation-induced patterns that occur in non-miscible alloys. By comparing ground states obtained from the minimization of this functional and a 2D numerical simulation performed on an irradiated AgCu material which is the archetype of a non-miscible alloy we show that the Swift-Hohenberg functional provides all possible patterns generated under irradiation and the solubility limits of radiation-induced precipitates in these patterns. To rationalize the formation of these radiation-induced patterns, we propose a generic "pseudo phase diagram" that relies not only on the irradiation flux and temperature but also the overall composition of the alloy. Tuning this overall composition offers the opportunity to tailor new materials with various micro-structures overcoming the limitation of the equilibrium phase diagram.

Published
2019

28. Characterization of an UO2 ceramic via Raman imaging and electron back-scattering diffraction

Author

I. N. Leontyev, Cécile Genevois, Svetlana A. Barannikova, Lionel Desgranges, O. A. Maslova, Aurélien Canizares, Mohamed-Ramzi Ammar, E. de Bilbao, Patrick Simon, X. Iltis, Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (CEMHTI), Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Southern Federal University [Rostov-on-Don] (SFEDU), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université d'Orléans (UO), Université d'Orléans (UO), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), and Université d'Orléans (UO)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Diffraction, Materials science, 02 engineering and technology, Electron, 01 natural sciences, Molecular physics, дифракция обратного рассеяния электронов, symbols.namesake, диоксид урана, 0103 physical sciences, General Materials Science, Ceramic, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 010302 applied physics, Scattering, Mechanical Engineering, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Microstructure, Characterization (materials science), комбинационное рассеяние, Mechanics of Materials, visual_art, visual_art.visual_art_medium, symbols, 0210 nano-technology, Raman spectroscopy, керамика, Electron backscatter diffraction
Abstract

A surface state analysis of an UO2 ceramic is performed by combining Raman imaging and electron back-scattering diffraction. Special attention is paid to the behavior of the T2g band intensity versus the crystalline orientation. In order to clarify the origin of the T2g intensity variation in the appropriate Raman image, electron back-scattering diffraction (EBSD) measurements are carried out. EBSD data allow a theoretical estimation of the Raman T2g band intensities. Both maps have been compared in order to correlate them, and to distinguish regions where they are analogous, from those where some physical or chemical effects (stoichiometry, or strains) induce different behavior. More generally, this highlights the interest and the complementarity of combining Raman spectroscopy and EBSD for a better microstructure knowledge.

Published
2019

29. Novel insight into the chemical analysis of light elements in oxycarbides

Author

Hicham Khodja, Olivier Masson, Guillaume Martin, Olivier Rapaud, Jacques Lechelle, Gilles Trolliard, Florian Réjasse, Alexandre Maitre, Institut de Recherche sur les CERamiques (IRCER), Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IRCER - Axe 4 : céramiques sous contraintes environnementales (IRCER-AXE4), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), IRCER - Axe 3 : organisation structurale multiéchelle des matériaux (IRCER-AXE3), Laboratoire d'Etudes des Eléments Légers (LEEL - UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire d'Etudes des Coeurs et du Cycle (LE2C), Service de Physique des Réacteurs et du Cycle (SPRC), Département Etude des Réacteurs (DER), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département Etude des Réacteurs (DER), French GdR CNRS 3584, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Oxycarbides, Internal standard, Materials science, Polymers and Plastics, Analytical chemistry, 02 engineering and technology, Nuclear Reaction Analysis, 01 natural sciences, Ion Beam Analysis, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, light elements, Nuclear reaction analysis, 0103 physical sciences, Chemical composition, 010302 applied physics, Ion beam analysis, Scattering, Metals and Alloys, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemical analysis, Ceramics and Composites, 0210 nano-technology, Powder diffraction, Stoichiometry, Solid solution
Abstract

International audience; Pure powders of TiC$_x$O($_{1-x}$) solid solution were synthesized through the carbothermal route. The chemical analysis of the light elements in the as-obtained TiC$_x$O($_{1-x}$) oxycarbides powders were performed by Instrumented Gas Analysis (IGA). The cell parameters of the samples were determined with an accuracy of about 2% by means of X-ray powder diffraction and the internal standard method. As a result, a model correlating the cell parameters to the chemical composition was established. These reference TiC$_x$O($_{1-x}$) oxycarbides powders were then sintered in order to obtain pellets of dense ceramics. After having determined that the sintering process does not change the chemical composition of the starting powder, chemical analysis of the different samples of the solid solution were successfully undertaken by Ion Beam Analysis techniques (IBA). The Nuclear Reaction Analysis (NRA) method - that was used to analyse light elements with very high sensitivity - was coupled with Rutherford Back Scattering (RBS) analysis in order to accurately determine the metallic over light elements ratio and to determine the stoichiometry of the phase on massive samples. Exhaustive simulations of the NRA spectra were performed and demonstrated that discrete compositions of the TiC$_x$O($_{1-x}$) can be efficiently measured locally for bulk samples. Compared to IGA results, the relative amounts of carbon and oxygen of bulk materials were determined with a bias lower than 5%. This protocol being implemented for the TiC$_x$O($_{1-x}$) system was then tested on HfC$_x$O($_{1-x}$)with the same success.

Published
2018

30. Study of the TiC{1-x} – TiO2 reactive interface

Author

Florian Réjasse, Hicham Khodja, P. Carles, Olivier Rapaud, Jacques Lechelle, O. Grauby, Gilles Trolliard, IRCER - Axe 4 : céramiques sous contraintes environnementales (IRCER-AXE4), Institut de Recherche sur les CERamiques (IRCER), Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IRCER - Axe 3 : organisation structurale multiéchelle des matériaux (IRCER-AXE3), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etudes des Eléments Légers (LEEL - UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), GdR CNRS n°3584 TherMatHT, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)

Subjects
Materials science, Polymers and Plastics, Reaction mechanisms, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Oxygen, Redox, Carbide, Nuclear reaction analysis, 0103 physical sciences, Scanning transmission electron microscopy, Coupling (piping), 010302 applied physics, Reactive sintering, Metals and Alloys, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Phase transformation, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry, Transmission electron microscopy, Ceramics and Composites, Carbides, 0210 nano-technology, Solid solution
Abstract

International audience; The TiC1-x–TiO2 reactive interface obtained at 1100 °C has been studied by local structural investigations using Transmission Electron Microscopy (TEM) and X-rays microdiffraction. These results were completed by coupling complementary chemical characterizations by Nuclear Reaction Analysis (NRA), Rutherford Backscattering (RBS) and STEM (Scanning Transmission Electron Microscopy). A complex pattern of reactive interlayers of various thicknesses was formed as a result of the crossed redox reactions between TiO2 and TiC1-x. Our results show that the TiC1-x carbide is not oxidized by forming TiCxOy oxycarbides in spite of the complete solid solution existing between TiC1-x and TiO. TiC1-x is in fact destabilized by the oxygen liberated during the transformation of TiO2 into Magnéli type compounds (TinO2n-1) to form the most reduced Magnéli sub-oxides following the reaction: 3 TiCxOy + (5-3y)/2 O2 = Ti3O5 + 3x C. Starting from TiO2, a progressive reduction is achieved showing spatially distributed TinO2n-1 Magnéli phases characterized by high values of n close to TiO2 and lower values of n as reaching TiC1-x. The most reduced term is shown to be Ti3O5. Ti3O5 thus represents the final product of the reaction at 1100 °C both for the reaction of reduction of TiO2 and for the reaction of oxidation of TiC1-x.

Published
2018

31. Identification of vacancy-type defects in UO2

Author

Barthe, M.F., Desgardin, Pierre, Simon, Patrick, Desgranges, L., Mohun, Ritesh, Wiktor, Julia, Bertolus, Marjorie, Jomard, Gérald, Carlot, Gaëlle, Garcia, Philippe, Martin, Guillaume, Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (CEMHTI), Université d'Orléans (UO)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), and Barthe, Marie-France

Subjects
[CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2017

32. Structural features of aliovalent substitutions in UO2

Author

Baldinozzi, Gianguido, Casillas, Luis A., Simeone, David, Desgranges, Lionel, Fischer, Henry, Patel, Maulik, Sickafus, Kurt, Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), The University of Tennessee [Knoxville], Service des Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ILL, University of Liverpool, and Baldinozzi, Gianguido

Subjects
[CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [CHIM.CRIS]Chemical Sciences/Cristallography, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [CHIM.CRIS] Chemical Sciences/Cristallography, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2017

33. Galactic cold cores

Author

Alexander Men'shchikov, Roberta Paladini, Peter G. Martin, V.-M. Pelkonen, Douglas J. Marshall, Deborah Paradis, Mika Juvela, I. Ristorcelli, J. Malinen, A. Marston, Laurent Pagani, L. A. Montier, Nathalie Ysard, L. V. Toth, A. Rivera-Ingraham, J. Montillaud, Derek Ward-Thompson, J.-P. Bernard, Department of Physics, Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (UMR 6213) (UTINAM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Helsingin yliopisto = Helsingfors universitet = University of Helsinki, Department of Physics [Helsinki], Falculty of Science [Helsinki], Helsingin yliopisto = Helsingfors universitet = University of Helsinki-Helsingin yliopisto = Helsingfors universitet = University of Helsinki, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), School of Physics and Astronomy [Cardiff], Cardiff University, Universiti Brunei Darussalam, Biology Department, Universitii Brunei Darussalam, and Eötvös Loránd University (ELTE)

Subjects
FOS: Physical sciences, Context (language use), Astrophysics, macromolecular substances, 01 natural sciences, ISM: clouds, Protein filament, Quantitative Biology::Subcellular Processes, GRAVITY, NEBULA, 0103 physical sciences, FINITE SHEETS, 010303 astronomy & astrophysics, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Physics, Linear density, infrared: ISM, HERSCHEL, stars: formation, Accretion (meteorology), 010308 nuclear & particles physics, Component (thermodynamics), Star formation, extinction, STAR-FORMING FILAMENTS, Astronomy and Astrophysics, Ridge (differential geometry), 115 Astronomy, Space science, Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, Supercritical fluid, GRAVITATIONAL COLLAPSE, 13. Climate action, Space and Planetary Science, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA), MOLECULAR CLOUDS, submillimeter: ISM, TURBULENCE, dust, dust, extinction, FRAGMENTATION, EMISSION
Abstract

Filaments are key for star formation models. As part of the study carried out by the Herschel GCC Programme, here we study the filament properties presented in GCC.VII in context with theoretical models of filament formation and evolution. A conservative sample of filaments at a distance D, Accepted in A&A

Published
2017

34. Galactic cold cores

Author

Rivera-Ingraham, A., Ristorcelli, I., Juvela, M., Montillaud, J., Men'Shchikov, A., Malinen, J., Pelkonen, V.-M., Marston, A., Martin, P. G., Pagani, L., Paladini, R., Paradis, D., Ysard, N., Ward-Thompson, D., Bernard, J.-P., Marshall, D. J., Montier, L., Tóth, L. V., Men’shchikov, A., Pelkonen, M., Marshall, J., Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (UMR 6213) (UTINAM), Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), University of Helsinki, Department of Physics [Helsinki], Falculty of Science [Helsinki], University of Helsinki-University of Helsinki, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), School of Physics and Astronomy [Cardiff], Cardiff University, Universiti Brunei Darussalam, Biology Department, Universitii Brunei Darussalam, Eötvös Loránd University (ELTE), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, and PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP)

Subjects
Quantitative Biology::Subcellular Processes, infrared: ISM, stars: formation, extinction, [SDU]Sciences of the Universe [physics], submillimeter: ISM, dust, ISM: clouds, Astrophysics::Galaxy Astrophysics
Abstract

International audience; Context. The onset of star formation is intimately linked with the presence of massive unstable filamentary structures. These filaments are therefore key for theoretical models that aim to reproduce the observed characteristics of the star formation process in the Galaxy. Aims: As part of the filament study carried out by the Herschel Galactic Cold Cores Key Programme, here we study and discuss the filament properties presented in GCC VII (Paper I) in context with theoretical models of filament formation and evolution. Methods: A conservatively selected sample of filaments located at a distance D< 500 pc was extracted from the GCC fields with the getfilaments algorithm. The physical structure of the filaments was quantified according to two main components: the central (Gaussian) region of the filament (core component), and the power-law-like region dominating the filament column density profile at larger radii (wing component). The properties and behaviour of these components relative to the total linear mass density of the filament and the column density of its environment were compared with the predictions from theoretical models describing the evolution of filaments under gravity-dominated conditions. Results: The feasibility of a transition from a subcritical to supercritical state by accretion at any given time is dependent on the combined effect of filament intrinsic properties and environmental conditions. Reasonably self-gravitating (high Mline,core) filaments in dense environments (AV≳ 3 mag) can become supercritical on timescales of t 1 Myr by accreting mass at constant or decreasing width. The trend of increasing Mline,tot (Mline,core and Mline,wing) and ridge AV with background for the filament population also indicates that the precursors of star-forming filaments evolve coevally with their environment. The simultaneous increase of environment and filament AV explains the observed association between dense environments and high Mline,core values, and it argues against filaments remaining in constant single-pressure equilibrium states. The simultaneous growth of filament and background in locations with efficient mass assembly, predicted in numerical models of filaments in collapsing clouds, presents a suitable scenario for the fulfillment of the combined filament mass-environment criterium that is in quantitative agreement with Herschel observations. Herschel is an ESA space observatory with science instruments provided by European-led Principal Investigator consortia and with important participation from NASA.

Published
2017

35. Determination of Krypton Diffusion Coefficients in Uranium Dioxide Using Atomic Scale Calculations

Author

VATHONNE, EMERSON, Andersson, David, Freyss, Michel, Perriot, Romain, Cooper, Michael, Stanek, Christopher, Bertolus, M., Cea, †, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Los Alamos National Laboratory (LANL), Laboratoire d'Informatique, de Modélisation et d'optimisation des Systèmes (LIMOS), SIGMA Clermont (SIGMA Clermont)-Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I (UdA)-Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP), and Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I (UdA)-SIGMA Clermont (SIGMA Clermont)-Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne (ENSM ST-ETIENNE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Phonon, Schottky defect, Krypton, Uranium dioxide, chemistry.chemical_element, Thermodynamics, 02 engineering and technology, Activation energy, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Atomic units, Inorganic Chemistry, chemistry.chemical_compound, chemistry, Vacancy defect, 0103 physical sciences, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Physical and Theoretical Chemistry, Atomic physics, Diffusion (business), [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], [PHYS.COND.CM-SCE]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Strongly Correlated Electrons [cond-mat.str-el], 010306 general physics, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; We present a study of the diffusion of krypton in UO 2 using atomic scale calculations combined with diffusion models adapted to the system studied. The migration barriers of the elementary mechanisms for interstitial or vacancy assisted migration are calculated in the DFT+U framework using the nudged elastic band method. The attempt frequencies are obtained from the phonon modes of the defect at the initial and saddle points using empirical potential methods. The diffusion coefficients of Kr in UO 2 are then calculated by combining this data with diffusion models accounting for the concentration of vacancies and the interaction of vacancies with Kr atoms. We determined the preferred mechanism for Kr migration and the corresponding diffusion coefficient as a function of the oxygen chemical potential μ O or nonstoichiometry. For very hypostoichiometric (or U-rich) conditions, the most favorable mechanism is interstitial migration. For hypostoichiometric UO 2 , migration is assisted by the bound Schottky defect and the charged uranium vacancy, V U 4−. Around stoichiometry, migration assisted by the charged uranium−oxygen divacancy (V UO 2−) and V U 4− is the favored mechanism. Finally, for hyperstoichiometric or O-rich conditions, the migration assisted by two V U 4− dominates. Kr migration is enhanced at higher μ O , and in this regime, the activation energy will be between 4.09 and 0.73 eV depending on nonstoichiometry. The experimental values available are in the latter interval. Since it is very probable that these values were obtained for at least slightly hyperstoichiometric samples, our activation energies are consistent with the experimental data, even if further experiments with precisely controlled stoichiometry are needed to confirm these results. The mechanisms and trends with nonstoichiometry established for Kr are similar to those found in previous studies of Xe.

Published
2016

36. Density Functional Theory Calculations of UO2 Oxidation: Evolution of UO2+x, U4O9–y, U3O7, and U3O8

Author

Dylan R. Conradson, David A. Andersson, Steven D. Conradson, Gianguido Baldinozzi, Lionel Desgranges, Los Alamos National Laboratory (LANL), Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Analyse Microstructurale des Matériaux (LA2M), Service des Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)

Subjects
Chemistry, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Fluorite, Ion, Inorganic Chemistry, Oxygen atom, Computational chemistry, Chemical physics, 0103 physical sciences, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Density functional theory, Physical and Theoretical Chemistry, 010306 general physics, 0210 nano-technology, Line (formation)
Abstract

Formation of hyperstoichiometric uranium dioxide, UO2+x, derived from the fluorite structure was investigated by means of density functional theory (DFT) calculations. Oxidation was modeled by adding oxygen atoms to UO2 fluorite supercells. For each compound ab initio molecular dynamics simulations were performed to allow the ions to optimize their local geometry. A similar approach was used for studying the reduction of U3O8. In agreement with the experimental phase diagram we identify stable line compounds at the U4O9-y and U3O7 stoichiometries. Although the transition from fluorite to the layered U3O8 structure occurs at U3O7 (UO2.333) or U3O7.333 (UO2.444), our calculated low temperature phase diagram indicates that the fluorite derived compounds are favored up to UO2.5, that is, as long as the charge-compensation for adding oxygen atoms occurs via formation of U(5+) ions, after which the U3O8-y phase becomes more stable. The most stable fluorite UO2+x phases at low temperature (0 K) are based on ordering of split quad-interstitial oxygen clusters. Most existing crystallographic models of U4O9 and U3O7, however, apply the cuboctahedral cluster. To better understand these discrepancies, the new structural models are analyzed in terms of existing neutron diffraction data. DFT calculations were also performed on the experimental cuboctahedral based U4O9-y structure, which enable comparisons between the properties of this phase with the quad-interstitial ones in detail.

Published
2013

37. Study of the correlation between fuel engineering properties and point defects

Author

Ma, Yue, Garcia, Philippe, Desgranges, Lionel, Baldinozzi, Gianguido, Fischer, Henry E., Simeone, David, Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service des Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut Laue-Langevin (ILL), Elsevier, CEA, ILL, and Baldinozzi, Gianguido

Subjects
[CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [CHIM.THEO] Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, Uranium oxides, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Abstract

International audience; Uranium dioxide is widely used as the fuel material in current civil nuclear reactors. The basic engineering properties of uranium oxide are essential to understand and predict the behavior of fuels under all conditions. The Uranium-Oxygen binary phase diagram shows the broad range of oxygen concentrations over which the UO2±x solid solution exists. In the hyperstoichiometric region, oxygen defects form clusters the behavior of which determines to a large extent a number of very important engineering properties such as ion diffusivity, electrical conductivity, creep, etc.Previous electrical conductivity experiments and point defect modelling of UO2+x material indicate that oxygen interstitial defects may start to form clusters at a low deviation-from-stoichiometry. In this study we aim to characterize the local crystalline structure that develops and the oxygen rearrangement that occurs in UO2+x (0 < x< 0.25) in order to improve our description of the nature of oxygen defects, and eventually, correlate atomic rearrangements to fuel properties. Neutron diffraction is one of the rare analytical techniques which enables the bulk properties of the anion sub-lattice to be studied.We present here an analysis of a neutron diffraction experiment carried out at ILL Grenoble on UO2 and UO2+x (x≈0.03) samples in a temperature range covering the phase transition between the two-phase (UO2+x and U4O9) and single-phase (UO2+x) domains. The Pair Distribution Function (PDF) analysis and the Rietveld refinement on both UO2+x and stoichiometric UO2 fuel specimens were applied to try to identify the local arrangement of atoms, i.e. the predominant defects and to understand how the temperature distorts the original fluorite structure. Data refinement for a UO2+x sample shows that di-interstitial defect clusters are consistent with the average defect structure of UO2.03 at high temperature in the homogenous single-phased domain. This conclusion is also consistent with the only other available neutron diffraction experiment data reported at higher deviations-from-stoichiometry..

Published
2016

38. Utilisation de la NRA pour l'étude de l'interdiffusion C / O dans les composés de la famille IVb (Ti, Zr, Hf)

Author

Florian Réjasse, jacques LECHELLE, Olivier Rapaud, Guillaume Martin, Gaëlle Carlot, Olivier Fiquet, Hicham Khodja, Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS), Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'Etudes des Eléments Légers (LEEL - UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), RAPAUD, Olivier, Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), and Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, [CHIM.THEO] Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

National audience; Dans le cadre de de l’action « Oxycarbure » du GDR CNRS 3584 « Thermodynamique des Matériaux à Haute Température », une étude de la réduction carbothermique des oxydes des métaux de la famille IVb du tableau périodique (Ti, Zr, Hf) [1] a été réalisée. La technique d’analyse par réactions nucléaires (NRA) a notamment été mise en œuvre pour étudier l'interdiffusion carbone / oxygène.La synthèse de phases oxycarbures de titane TiCxOy de compositions variables a été menée à bien expérimentalement par réduction carbothermique du dioxyde de titane par le carbone sous forme de noir de fumée. Les échantillons homogènes à l'échelle de quelques micromètres ont été analysés par NRA à l'aide d'un faisceau de 2H+ de 950keV. Les profils de concentration des éléments O et C à la surface des échantillons d’oxycarbures frittés par Spark Plasma Sintering (SPS) sont respectivement déterminés à l'aide des réactions 16O(2H,4He) et 12C(2H,1H) sur des zones d'analyse de 2x3µm2. De plus, des interfaces réactionnelles entre des pastilles de TiC et TiO2 ainsi que TiC et Ti3O5 (forme la plus réduite de TiO2) mises au contact sous 50MPa pendant 2 heures à 1100°C en conditions de type Hot Pressing ont été analysées par cette même technique.Les profils de diffusion simulés ont été ajustés aux profils expérimentaux à l'aide d'un logiciel basé sur un algorithme de minimisation de type Hooke et Jeeves [2] et appelant le logiciel SIMNRA® [3]. Les paramètres ajustés sont le nombre, l'épaisseur, la composition chimique et la rugosité des couches parallèles à la surface analysée.Cette même démarche a été appliquée à des échantillons homogènes de composition globale HfC0.85O0.15 frittés par SPS à 2000°C sous 50MPa pendant 5 minutes en support à l'étude de la réduction carbothermique de HfO2.La technique de NRA s'est révélée être un outil intéressant pour étudier les éléments légers C et O dans une matrice dont le cation lourd M ne présente que des réactions de type M (2H,2H) comme la littérature l'a déjà montré [4].Références :[1] F. Réjasse, Etude de la réactivité des dioxydes métalliques du groupe IVb en présence de carbone par une approche (micro-)structurale – Application à la modélisation des diagrammes de phases ternaires Me-C-O (où Me = Ti, Zr, Hf), thèse de l'Université de Limoges, ED522, n°LIMO099, 2015[2] Kondapalli Siva Prasad et al. Application of Hooke & Jeeves Algorithm in Optimizing Fusion Zone Grain Size and Hardness of Pulsed Current Micro Plasma Arc Welded AISI 304L Sheets, J.M.M.C.E., 2012, 11, 869-875[3] T.F. Silva, C.L. Rodrigues et al., MultiSIMNRA: A computational tool for self-consistent ion beam analysis using SIMNRA, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B, Volume 371, 2016, 86–89[4] Gaëlle Raveu, et al., Experimental study of UC polycrystals in the prospect of improving the as-fabricated sample purity, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, Volume 341, 2014, 72–76

Published
2016

39. Structural characteristics of hy- perstoichiometric uranium oxides

Author

Baldinozzi, Gianguido, Desgranges, Lionel, Fischer, Henry E., Simeone, David, Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service des Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut Laue-Langevin (ILL), European Materials Research Society, Baldinozzi, Gianguido, and ILL

Subjects
[CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [CHIM.THEO] Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, Neutron Diffraction, Uranium oxides, Fluorite-type superstructure, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Abstract

International audience; The modelling of the behavior of uranium oxides under oxidation conditions is important for applications and for the protection of the environment. In order to assess the safety of nuclear fuels, it is desirable to predict and to establish the characteristic elementary mechanisms that are likely to take place, and it is essential to know the relative stabilities of the compounds that may form under the relevant conditions. Also, those systems represent a large class of compounds with high radiation tolerance, somewhat related to their peculiar ability to accommodate a variety of defects and to form nonstoichiometric compounds with a large homogeneity range. For those reasons, the study of binary U oxides is of fundamental interest: they provide insight into the U element’s basic chemical properties, including oxidation state stabilities, coordination preferences, and bonding. Those analyses are particularly rich and interesting for the U compounds that exhibits an intriguing structural variety, with numerous phases and solid solutions having U/O ratios between 1:2 and 1:3.

Published
2016

40. Thin film samples: a new methodology for investigating the mechanisms of fission gas releases from nuclear fuel during a LOCA

Author

Guillaume Brindelle, Yves Pontillon, Gianguido Baldinozzi, Hélène Capdevila, Lionel Desgranges, Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Analyse de la Migration des Radioéléments (LAMIR), Service d'Analyses, d'Elaboration, d'Expérientations et d'Examens des combustibles (SA3E), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Service des Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), OXYDE research programme of CEA in collaboration with Electricité de France (EdF) and AREVA, and Materials Research Society

Subjects
Materials science, Nuclear fuel, Fission, Mechanical Engineering, Nuclear engineering, 02 engineering and technology, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 01 natural sciences, 010305 fluids & plasmas, [CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, Mechanics of Materials, Nuclear fuels, 0103 physical sciences, Forensic engineering, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], General Materials Science, Thin film, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; Accurately predicting fission gas releases (FGR) from high burn-up fuels during off- normal conditions, such as a loss-of-coolant accident (LOCA), is an important, major challenge. A significant step forward would be to identify and assess the basic mechanisms causing this FGR. A helpful way of better understanding these basic mechanisms is to separate these effects and to perform irradiations on materials simulating the nuclear fuel. Mesoporous or dense CeO2 and UO2 samples (with thin film geometry) were selected for these studies as materials representative of irradiated fuels. A basic mechanism to obtain a better understanding of FGR is described and a new methodology using thin film samples is developed to test the validity of this mechanism.

Published
2016

41. Planck intermediate results: XXXV. Probing the role of the magnetic field in the formation of structure in molecular clouds

Author

Ade, P. A. R., Aghanim, N., Alves, M. I. R., Arnaud, M., Arzoumanian, D., Ashdown, M., Aumont, J., Baccigalupi, C., Banday, A. J., Barreiro, R. B., Bartolo, N., Battaner, E., Benabed, K., Benoît, A., Benoit-Lévy, A., Bernard, J.-P., Bersanelli, M., Bielewicz, P., Bock, J. J., Bonavera, L., Bond, J. R., Borrill, J., Bouchet, F. R., Boulanger, F., Bracco, A., Burigana, C., Calabrese, E., Cardoso, J.-F., Catalano, A., Chiang, H. C., Christensen, P. R., Colombo, L. P. L., Combet, C., Couchot, F., Crill, B. P., Curto, A., Cuttaia, F., Danese, L., Davies, R. D., Davis, R. J., De Bernardis, P., De Rosa, A., De Zotti, G., Delabrouille, J., Dickinson, C., Diego, J. M., Dole, H., Donzelli, S., Doré, O., Douspis, M., Ducout, A., Dupac, X., Efstathiou, G., Elsner, F., Enßlin, T. A., Eriksen, H. K., Falceta-Gonçalves, D., Falgarone, E., Ferrière, K., Finelli, F., Forni, O., Frailis, M., Fraisse, A., Franceschi, E., Frejsel, A., Galeotta, S., Galli, S., Ganga, K., Ghosh, T., Giard, M., Gjerløw, E., González-Nuevo, J., Górski, K. M., Gregorio, A., Gruppuso, A., Gudmundsson, J. E., Guillet, V., Harrison, D. L., Helou, G., Hennebelle, P., Henrot-Versille, S., Hernández-Monteagudo, C., Herranz, D., Hildebrandt, S. R., Hivon, E., Holmes, W. A., Hornstrup, A., Huffenberger, K. M., Hurier, G., Jaffe, A. H., Jaffe, T. R., Jones, W. C., Juvela, M., Keihänen, E., Keskitalo, R., Kisner, T. S., Knoche, J., Kunz, M., Kurki-Suonio, H., Lagache, Guilaine, Lamarre, J.-M., Lasenby, A., Lattanzi, M., Lawrence, C. R., Leonardi, R., Levrier, F., Liguori, M., Lilje, P. B., Linden-Vørnle, M., López-Caniego, M., Lubin, P. M., Macías-Pérez, J. F., Maino, D., Mandolesi, N., Mangilli, A., Maris, M., Martin, P. G., Martínez-González, E., Masi, S., Matarrese, S., Melchiorri, A., Mendes, L., Mennella, A., Migliaccio, M., Miville-Deschênes, M.-A., Moneti, A., Montier, L., Morgante, G., Mortlock, D., Munshi, D., Murphy, J. A., Naselsky, P., Nati, F., Netterfield, C. B., Noviello, F., Novikov, D., Novikov, I., Oppermann, N., Oxborrow, C. A., Pagano, L., Pajot, F., Paladini, R., Paoletti, D., Pasian, F., Perotto, L., Pettorino, V., Piacentini, F., Piat, M., Pierpaoli, E., Pietrobon, D., Plaszczynski, S., Pointecouteau, E., Polenta, G., Ponthieu, N., Pratt, G. W., Prunet, S., Puget, J.-L., Rachen, J. P., Reinecke, M., Remazeilles, M., Renault, C., Renzi, A., Ristorcelli, I., Rocha, G., Rossetti, M., Roudier, G., Rubiño-Martín, J. A., Rusholme, B., Sandri, M., Santos, D., Savelainen, M., Savini, G., Scott, D., Soler, J. D., Stolyarov, V., Sudiwala, R., Sutton, D., Suur-Uski, A.-S., Sygnet, J.-F., Tauber, J. A., Terenzi, L., Toffolatti, L., Tomasi, M., Tristram, M., Tucci, M., Umana, G., Valenziano, L., Valiviita, J., Van Tent, B., Vielva, P., Villa, F., Wade, L. A., Wandelt, B. D., Wehus, I. K., Ysard, N., Yvon, D., Zonca, A., Banday, J., Bouchet, R., Chiang, C., Colombo, P., Crill, P., Davies, D., Davis, J., Bernard, P., Diego, M., Enßlin, A., Eriksen, K., Górski, M., Hildebrandt, R., Holmes, A., Huffenberger, M., Jaffe, R., Jones, C., Kisner, S., Lamarre, M., Rachen, P., Soler, D., Wade, A., Wandelt, D., Wehus, K., Hélium : du fondamental aux applications (HELFA), Institut Néel (NEEL), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology [2007-2019] (Grenoble INP [2007-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology [2007-2019] (Grenoble INP [2007-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology [2007-2019] (Grenoble INP [2007-2019])-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), PLANCK, Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati / International School for Advanced Studies (SISSA / ISAS), INO-CNR BEC Center and Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Trento (UNITN), Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Lawrence Berkeley National Laboratory [Berkeley] (LBNL), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Milano] (INFN), Laboratoire Traitement et Communication de l'Information (LTCI), Télécom ParisTech-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Steward Observatory, University of Arizona, Laboratoire de Radioastronomie (LRA), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Laboratoire Astrophysique de Toulouse-Tarbes (LATT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, APC - Cosmologie, Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Laboratoire Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes, Mécanique et Energétique (PRISME), Université d'Orléans (UO)-Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Bourges (ENSI Bourges), Spitzer Science Center, California Institute of Technology, Pasadena, California Institute of Technology (CALTECH), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cavendish Laboratory, University of Cambridge [UK] (CAM), International Center for Relativistic Astrophysics (ICRA), Università degli Studi di Roma, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' [Rome], Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Dipartimento di Fisica, Universita` di Roma Tor Vergata, Università degli Studi di Roma Tor Vergata [Roma], AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), University of Southern California (USC), Département d'Astrophysique, de physique des Particules, de physique Nucléaire et de l'Instrumentation Associée (DAPNIA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), INAF-IASF Milano, Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Geophysics Centre of Évora, AUTRES, Antarctic Research a European Network for Astrophysics (ARENA), Laboratoire de Physique Théorique d'Orsay [Orsay] (LPT), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Synopsys, Universita degli Studi di Padova, Ade, P, Aghanim, N, Alves, M, Arnaud, M, Arzoumanian, D, Ashdown, M, Aumont, J, Baccigalupi, C, Banday, A, Barreiro, R, Bartolo, N, Battaner, E, Benabed, K, Benoît, A, Benoit Lévy, A, Bernard, J, Bersanelli, M, Bielewicz, P, Bock, J, Bonavera, L, Bond, J, Borrill, J, Bouchet, F, Boulanger, F, Bracco, A, Burigana, C, Calabrese, E, Cardoso, J, Catalano, A, Chiang, H, Christensen, P, Colombo, L, Combet, C, Couchot, F, Crill, B, Curto, A, Cuttaia, F, Danese, L, Davies, R, Davis, R, De Bernardis, P, De Rosa, A, De Zotti, G, Delabrouille, J, Dickinson, C, Diego, J, Dole, H, Donzelli, S, Doré, O, Douspis, M, Ducout, A, Dupac, X, Efstathiou, G, Elsner, F, Enßlin, T, Eriksen, H, Falceta Gonçalves, D, Falgarone, E, Ferrière, K, Finelli, F, Forni, O, Frailis, M, Fraisse, A, Franceschi, E, Frejsel, A, Galeotta, S, Galli, S, Ganga, K, Ghosh, T, Giard, M, Gjerløw, E, González Nuevo, J, Górski, K, Gregorio, A, Gruppuso, A, Gudmundsson, J, Guillet, V, Harrison, D, Helou, G, Hennebelle, P, Henrot Versillé, S, Hernández Monteagudo, C, Herranz, D, Hildebrandt, S, Hivon, E, Holmes, W, Hornstrup, A, Huffenberger, K, Hurier, G, Jaffe, A, Jaffe, T, Jones, W, Juvela, M, Keihänen, E, Keskitalo, R, Kisner, T, Knoche, J, Kunz, M, Kurki Suonio, H, Lagache, G, Lamarre, J, Lasenby, A, Lattanzi, M, Lawrence, C, Leonardi, R, Levrier, F, Liguori, M, Lilje, P, Linden Vørnle, M, López Caniego, M, Lubin, P, Macías Pérez, J, Maino, D, Mandolesi, N, Mangilli, A, Maris, M, Martin, P, Martínez González, E, Masi, S, Matarrese, S, Melchiorri, A, Mendes, L, Mennella, A, Migliaccio, M, Miville Deschênes, M, Moneti, A, Montier, L, Morgante, G, Mortlock, D, Munshi, D, Murphy, J, Naselsky, P, Nati, F, Netterfield, C, Noviello, F, Novikov, D, Novikov, I, Oppermann, N, Oxborrow, C, Pagano, L, Pajot, F, Paladini, R, Paoletti, D, Pasian, F, Perotto, L, Pettorino, V, Piacentini, F, Piat, M, Pierpaoli, E, Pietrobon, D, Plaszczynski, S, Pointecouteau, E, Polenta, G, Ponthieu, N, Pratt, G, Prunet, S, Puget, J, Rachen, J, Reinecke, M, Remazeilles, M, Renault, C, Renzi, A, Ristorcelli, I, Rocha, G, Rossetti, M, Roudier, G, Rubiño Martín, J, Rusholme, B, Sandri, M, Santos, D, Savelainen, M, Savini, G, Scott, D, Soler, J, Stolyarov, V, Sudiwala, R, Sutton, D, Suur Uski, A, Sygnet, J, Tauber, J, Terenzi, L, Toffolatti, L, Tomasi, M, Tristram, M, Tucci, M, Umana, G, Valenziano, L, Valiviita, J, Van Tent, B, Vielva, P, Villa, F, Wade, L, Wandelt, B, Wehus, I, Ysard, N, Yvon, D, Zonca, A, Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano (INFN), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome], Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Ade, P. A. R., Aghanim, N., Alves, M. I. R., Arnaud, M., Arzoumanian, D., Ashdown, M., Aumont, J., Baccigalupi, C., Banday, A. J., Barreiro, R. B., Bartolo, N., Battaner, E., Benabed, K., Benoît, A., Benoit Lévy, A., Bernard, J. P., Bersanelli, M., Bielewicz, P., Bock, J. J., Bonavera, L., Bond, J. R., Borrill, J., Bouchet, F. R., Boulanger, F., Bracco, A., Burigana, C., Calabrese, E., Cardoso, J. F., Catalano, A., Chiang, H. C., Christensen, P. R., Colombo, L. P. L., Combet, C., Couchot, F., Crill, B. P., Curto, A., Cuttaia, F., Danese, L., Davies, R. D., Davis, R. J., De Bernardis, P., De Rosa, A., De Zotti, G., Delabrouille, J., Dickinson, C., Diego, J. M., Dole, H., Donzelli, S., Doré, O., Douspis, M., Ducout, A., Dupac, X., Efstathiou, G., Elsner, F., Enßlin, T. A., Eriksen, H. K., Falceta Gonçalves, D., Falgarone, E., Ferrière, K., Finelli, F., Forni, O., Frailis, M., Fraisse, A. A., Franceschi, E., Frejsel, A., Galeotta, S., Galli, S., Ganga, K., Ghosh, T., Giard, M., Gjerløw, E., González Nuevo, J., Górski, K. M., Gregorio, Anna, Gruppuso, A., Gudmundsson, J. E., Guillet, V., Harrison, D. L., Helou, G., Hennebelle, P., Henrot Versillé, S., Hernández Monteagudo, C., Herranz, D., Hildebrandt, S. R., Hivon, E., Holmes, W. A., Hornstrup, A., Huffenberger, K. M., Hurier, G., Jaffe, A. H., Jaffe, T. R., Jones, W. C., Juvela, M., Keihänen, E., Keskitalo, R., Kisner, T. S., Knoche, J., Kunz, M., Kurki Suonio, H., Lagache, G., Lamarre, J. M., Lasenby, A., Lattanzi, M., Lawrence, C. R., Leonardi, R., Levrier, F., Liguori, M., Lilje, P. B., Linden Vørnle, M., López Caniego, M., Lubin, P. M., Macías Pérez, J. F., Maino, D., Mandolesi, N., Mangilli, A., Maris, M., Martin, P. G., Martínez González, E., Masi, S., Matarrese, S., Melchiorri, A., Mendes, L., Mennella, A., Migliaccio, M., Miville Deschênes, M. A., Moneti, A., Montier, L., Morgante, G., Mortlock, D., Munshi, D., Murphy, J. A., Naselsky, P., Nati, F., Netterfield, C. B., Noviello, F., Novikov, D., Novikov, I., Oppermann, N., Oxborrow, C. A., Pagano, L., Pajot, F., Paladini, R., Paoletti, D., Pasian, F., Perotto, L., Pettorino, V., Piacentini, F., Piat, M., Pierpaoli, E., Pietrobon, D., Plaszczynski, S., Pointecouteau, E., Polenta, G., Ponthieu, N., Pratt, G. W., Prunet, S., Puget, J. L., Rachen, J. P., Reinecke, M., Remazeilles, M., Renault, C., Renzi, A., Ristorcelli, I., Rocha, G., Rossetti, M., Roudier, G., Rubiño Martín, J. A., Rusholme, B., Sandri, M., Santos, D., Savelainen, M., Savini, G., Scott, D., Soler, Juan D, Stolyarov, V., Sudiwala, R., Sutton, D., Suur Uski, A. S., Sygnet, J. F., Tauber, J. A., Terenzi, L., Toffolatti, L., Tomasi, M., Tristram, M., Tucci, M., Umana, G., Valenziano, L., Valiviita, J., Van Tent, B., Vielva, P., Villa, F., Wade, L. A., Wandelt, B. D., Wehus, I. K., Ysard, N., Yvon, D., Zonca, A., Science and Technology Facilities Council (STFC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome] (UNIROMA), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Research Council, and European Commission

Subjects
SOLAR NEIGHBORHOOD, magnetic field [ISM], Astronomy, cloud [ISM], Astrophysics, IMAGING POLARIMETRY, 01 natural sciences, ISM: clouds, INTERSTELLAR CLOUDS, Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics, 010303 astronomy & astrophysics, media_common, Physics, infrared: ISM, general [ISM], Turbulence, extinction, ISM [Submillimeter], Dust, Extinction, VELOCITY ANISOTROPY, Magnetic field, Physical Sciences, Physics::Space Physics, ComputingMethodologies_DOCUMENTANDTEXTPROCESSING, symbols, submillimeter: ISM, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, ISM: magnetic fields, dust, [SDU.ASTR.GA]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA], clouds [ISM], FAR-INFRARED POLARIMETRY, GRAIN ALIGNMENT, NUVENS, RADIATIVE TORQUES, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, astro-ph.GA, media_common.quotation_subject, ISM [Infrared], FOS: Physical sciences, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, Astronomy & Astrophysics, Magnetohydrodynamic turbulence, NO, STAR-FORMATION, Dust, extinction, Infrared: ISM, ISM: general, Submillimeter: ISM, Astronomy and Astrophysics, Space and Planetary Science, symbols.namesake, ISM: magnetic field, Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica, ISM: cloud, 0103 physical sciences, Planck, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Science & Technology, dust, extinction, 010308 nuclear & particles physics, Plane (geometry), Molecular cloud, magnetic fields [ISM], Astronomy and Astrophysic, Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, Orientation (vector space), 0201 Astronomical And Space Sciences, NONHOMOLOGOUS CONTRACTION, [PHYS.ASTR.GA]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA], 13. Climate action, Sky, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA), ALFVENIC TURBULENCE
Abstract

Interstellar and circumstellar matter.-- et al., Within ten nearby (d < 450 pc) Gould belt molecular clouds we evaluate statistically the relative orientation between the magnetic field projected on the plane of sky, inferred from the polarized thermal emission of Galactic dust observed by Planck at 353 GHz, and the gas column density structures, quantified by the gradient of the column density, NH. The selected regions, covering several degrees in size, are analysed at an effective angular resolution of 10′ FWHM, thus sampling physical scales from 0.4 to 40 pc in the nearest cloud. The column densities in the selected regions range from NH≈ 1021 to1023 cm-2, and hence they correspond to the bulk of the molecular clouds. The relative orientation is evaluated pixel by pixel and analysed in bins of column density using the novel statistical tool called “histogram of relative orientations”. Throughout this study, we assume that the polarized emission observed by Planck at 353 GHz is representative of the projected morphology of the magnetic field in each region, i.e., we assume a constant dust grain alignment efficiency, independent of the local environment. Within most clouds we find that the relative orientation changes progressively with increasing NH, from mostly parallel or having no preferred orientation to mostly perpendicular. In simulations of magnetohydrodynamic turbulence in molecular clouds this trend in relative orientation is a signature of Alfvénic or sub-Alfvénic turbulence, implying that the magnetic field is significant for the gas dynamics at the scales probed by Planck. We compare the deduced magnetic field strength with estimates we obtain from other methods and discuss the implications of the Planck observations for the general picture of molecular cloud formation and evolution., The research leading to these results has received funding from the European Research Council under the European Union’s Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013)/ERC grant agreement No. 267934.

Published
2016

42. Recent developments in the ABINIT software package

Author

B. Van Troeye, David Waroquiers, A. Martin, J. Bieder, A.A. Shukri, Fan Liu, Julia Wiktor, Josef W. Zwanziger, Jean-Michel Beuken, Bernard Amadon, Yann Pouillon, Aurélien Lherbier, G. Geneste, Antoine Levitt, M. Delaveau, Oleg Rubel, A. Gerossier, Matthieu J. Verstraete, F. Jollet, Samuel Poncé, L. He, Yannick Gillet, Boris Dorado, Donat J. Adams, S. Le Roux, C. Espejo, Damien Caliste, Martin Stankovski, Bruno Rousseau, Marc Torrent, D. R. Hamann, Fabien Bruneval, Michel Côté, Bin Xu, Christophe Audouze, Carlos A. Martins, Tonatiuh Rangel, F. Dahm, Alessandra Romero, Micael J. T. Oliveira, Gian-Marco Rignanese, Luigi Genovese, Igor Lukačević, A. Zhou, Gérald Jomard, M. Di Gennaro, Eric Bousquet, J. Laflamme Janssen, Matteo Giantomassi, Thomas Applencourt, A. Bokhanchuk, M. J. van Setten, Xavier Gonze, F Da Pieve, F. Abreu Araujo, Institut de la matière condensée et des nanosciences / Institute of Condensed Matter and Nanosciences (IMCN), Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL), DAM Île-de-France (DAM/DIF), Direction des Applications Militaires (DAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Q MAT CESAM, Univ Liege, Theoret Mat Phys, Liège, Service de recherches de métallurgie physique (SRMP), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratory of Atomistic Simulation (LSIM ), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Universidad de Bogota Jorge Tadeo Lozano (UTADEO), Centre d'Enseignement et de Recherche en Mathématiques et Calcul Scientifique (CERMICS), École des Ponts ParisTech (ENPC), McMaster University [Hamilton, Ontario], ANR-10-BLAN-0425,Dinf DFT,Développement et implementation de nouvelles fonctionnelles d'échange et corrélation en théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT).(2010), ANR-10-COSI-0005,NEWCASTLE,Calcul de Structure électronique à Très Large Échelle :Ondelettes et ordre N pour le passage à l'échelle des méthodes ab initio(2010), European Project: 646259,H2020,H2020-NMP-2014-two-stage,MOSTOPHOS(2015), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])

Subjects
First-principles calculation, Theoretical computer science, Computer science, Electronic-Structure Calculations, General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, Mean-Field Theory, 01 natural sciences, Van-Der-Waals Interactions, Computational science, Software, 0103 physical sciences, 010306 general physics, Many-Body Perturbation Theory, Electronic structure, Density Functional Theory, Temperature-Dependence, computer.programming_language, NetCDF, [PHYS]Physics [physics], Molecular-Dynamics, business.industry, Byte, Ab-Initio Calculation, computer.file_format, Python (programming language), 021001 nanoscience & nanotechnology, ABINIT, Identifier, Hardware and Architecture, Space Gaussian Pseudopotentials, Perl, Optical-Response, 0210 nano-technology, business, computer, Test data
Abstract

ABINIT is a package whose main program allows one to find the total energy, charge density, electronic structure and many other properties of systems made of electrons and nuclei, (molecules and periodic solids) within Density Functional Theory (DFT), Many-Body Perturbation Theory (GW approximation and Bethe-Salpeter equation) and Dynamical Mean Field Theory (DMFT). ABINIT also allows to optimize the geometry according to the DFT forces and stresses, to perform molecular dynamics simulations using these forces, and to generate dynamical matrices, Born effective charges and dielectric tensors. The present paper aims to describe the new capabilities of ABINIT that have been developed since 2009. It covers both physical and technical developments inside the ABINIT code, as well as developments provided within the ABINIT package. The developments are described with relevant references, input variables, tests and tutorials. Program summary: . Program title: ABINIT. . Catalogue identifier: AEEU_v2_0. . Program summary URL: . http://cpc.cs.qub.ac.uk/summaries/AEEU_v2_0.html . . Program obtainable from: CPC Program Library, Queen's University, Belfast, N. Ireland. . Licensing provisions: GNU General Public License, version 3. . No. of lines in distributed program, including test data, etc.: 4845789. . No. of bytes in distributed program, including test data, etc.: 71340403. . Distribution format: tar.gz. . Programming language: Fortran2003, PERL scripts, Python scripts. . Classification: 7.3, 7.8. . External routines: (all optional) BigDFT [2], ETSF_IO [3], libxc [4], NetCDF [5], MPI [6], Wannier90 [7], FFTW [8]. . Catalogue identifier of previous version: AEEU_v1_0. . Journal reference of previous version: Comput. Phys. Comm. 180 (2009) 2582. . Does the new version supersede the previous version?: Yes. The abinit-7.10.5 version is now the up to date stable version of ABINIT. . Nature of problem: . This package has the purpose of computing accurately material and nanostructure properties: electronic structure, bond lengths, bond angles, primitive cell size, cohesive energy, dielectric properties, vibrational properties, elastic properties, optical properties, magnetic properties, non-linear couplings, electronic and vibrational life-times, and others. . Solution method: . Software application based on Density Functional Theory, Many-Body Perturbation Theory and Dynamical Mean Field Theory, pseudopotentials, with plane waves or wavelets as basis functions. . Reasons for new version: . Since 2009, the abinit-5.7.4 version of the code has considerably evolved and is not yet up to date. The abinit- 7.10.5 version contains new physical and technical features that allow electronic structure calculations impossible to carry out in the previous versions. . Summary of revisions: . •new physical features: quantum effects for the nuclei treated by the Path-integral Molecular Dynamics; finding transition states using image dynamics (NEB or string methods); two component DFT for electron-positron annihilation; linear response in a Projector Augmented-Wave approach -PAW-, electron-phonon interactions and temperature dependence of the gap; Bethe Salpeter Equation -BSE-; Dynamical Mean Field Theory (DMFT).•new technical features: development of a PAW approach for a wavelet basis; parallelisation of the code on more than 10,000 processors; new build system.•new features in the ABINIT package: tests; test farm; new tutorials; new pseudopotentials and PAW atomic data tables; GUI and postprocessing tools like the AbiPy and APPA libraries. . Running time: . It is difficult to answer to the question as the use of ABINIT is very large. On one hand, ABINIT can run on 10,000 processors for hours to perform quantum molecular dynamics on large systems. On the other hand, tutorials for students can be performed on a laptop within a few minutes. . References: . 1 http://www.gnu.org/copyleft/gpl.txt 2 http://bigdft.org 3 http://www.etsf.eu/fileformats 4 http://www.tddft.org/programs/octopus/wiki/index.php/Libxc 5 http://www.unidata.ucar.edu/software/netcdf 6 https://en.wikipedia.org/wiki/Message_Passing_Interface 7 http://www.wannier.org 8M. Frigo and S.G. Johnson, Proceedings of the IEEE, 93, 216-231 (2005). . . (Less)

Published
2016

43. From in Situ HT-ESEM Observations to Simulation: How Does Polycrystallinity Affects the Sintering of CeO2 Microspheres?

Author

Sylvain Martin, Julien Favrichon, Nicolas Dacheux, G.I. Nkou Bouala, Renaud Podor, Jacques Lechelle, Nicolas Clavier, H.P. Brau, Interfaces de Matériaux en Evolution (LIME), Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM - UMR 5257), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Etude de la Matière en Mode Environnemental (L2ME), Laboratoire Georges Friedel (LGF-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département PROcédés Poudres, Interfaces, Cristallisation et Ecoulements (PROPICE-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Département de Technologies du Cycle du combustible (DTEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA/DEN/MAR/UG-UST/STIC/GPSI, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ICSM-UMR 5257-CEA/CNRS/ENSCM-Université de Montpellier, CEA-DEN-DTEC-SECA-LCC, CEA-DEN-DEC-SESC-LLCC, CEA-DEN-MAR-UG-UST-STIC-GPSI, and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
In situ, Cerium oxide, Materials science, Mineralogy, Sintering, chemistry.chemical_element, In situ ESEM, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Isothermal process, Modelling, Polycrystalline, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Physical and Theoretical Chemistry, Composite material, Environmental scanning electron microscope, Single crystal, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Cerium, General Energy, chemistry, Crystallite, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; The in situ observation of the first stage of sintering of cerium dioxide microspheres was performed using an environmental scanning electron microscope at high temperature (HT-ESEM). The associated morphological modifications were described quantitatively for systems constituted by two single crystal grains, on the one hand, and by two polycrystalline particles, on the other hand. Particularly, the in situ HT-ESEM observations, and subsequent image analysis with homemade image process software, led to assess the evolution of several parameters of interest during isothermal heat treatments, such as neck size, particles radii, dihedral angles between the spheres, and distance between the grains centers. It was then possible to evaluate the activation energies associated with the neck formation for both systems studied, then to identify the different mechanisms involved. The diffusion process operating during the first stage of sintering was also pointed out. Furthermore, the comparison of the results obtained from polycrystalline particles and single crystals, and their confrontation with data coming from numerical computation, led to assess the influence of polycrystallinity on the sintering kinetics. For all the conditions tested, sintering degree was found to be enhanced for polycrystalline particles, mainly because of the contribution of the mechanical rearrangement of crystallites during the neck’s elaboration and of the existence of diffusion paths within the particles. On this basis, polycrystallinity should be considered during numerical computations in order to provide predictive models for the first step of sintering.

Published
2016

44. An auto-catalytic mechanism to model the fission gas release between 500°C and 800°C on UO2 irradiated fuel

Author

Brindelle, Guillaume, Baldinozzi, Gianguido, Capdevila, Hélène, Desgranges, Lionel, Pontillon, Yves, Baldinozzi, Gianguido, Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Analyse de la Migration des Radioéléments (LAMIR), Service d'Analyses, d'Elaboration, d'Expérientations et d'Examens des combustibles (SA3E), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Service des Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), PerCOx - CEA EDF Areva, Elsevier, and CEA

Subjects
[CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [CHIM.THEO] Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, Nuclear fuels, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Uranium Oxides, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Radiation Damage, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Abstract

International audience

Published
2016

45. Strain relaxation in He implanted UO 2 polycrystals under thermal treatment: an in-situ XRD study

Author

Thierry Sauvage, H. Palancher, Georges Martin, J. Raynal, A. Richard, G. Carlot, C. Onofri, Renaud C. Belin, C. Sabathier, R. Kachnaoui, François Rieutord, Alexandre Boulle, Ph. Goudeau, Antoine Ambard, H. Rouquette, Pierre Desgardin, J.-C. Richaud, Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), CEA Cadarache, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut Pprime (PPRIME), Université de Poitiers-ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IRCER - Axe 3 : organisation structurale multiéchelle des matériaux (IRCER-AXE3), Institut de Recherche sur les CERamiques (IRCER), Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (CEMHTI), Université d'Orléans (UO)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nanostructures et Rayonnement Synchrotron (NRS ), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Matériaux et Mécanique des Composants (EDF R&D MMC), EDF R&D (EDF R&D), EDF (EDF)-EDF (EDF), ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Poitiers, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université d'Orléans (UO), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])

Subjects
X-Ray-Diffraction, Nuclear and High Energy Physics, Materials science, XRD, Thermal recovery, Uranium dioxide, Analytical chemistry, Pellets, Thermophysical Properties, 02 engineering and technology, Thermal treatment, 01 natural sciences, Ion, chemistry.chemical_compound, 0103 physical sciences, General Materials Science, Alpha decay, 010302 applied physics, Strain (chemistry), Doping, Spent Fuel, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Single-Crystals, Nuclear Energy and Engineering, chemistry, Lattice-Defects, X-ray crystallography, Free swelling, Relaxation (physics), Uranium-Dioxide, 0210 nano-technology, Nuclear chemistry
Abstract

International audience; Within the frame of the long-term evolution of spent nuclear fuel in dry disposal, the behavior of He in UO2 polycrystals has to be studied. Here, strain relaxation in He implanted samples has been characterized using in situ X-ray diffraction during thermal annealing. The influence of a wide range of experimental parameters (annealing atmosphere, He ion energy, orientation of the UO2 grains probed by X-rays) has been evaluated. If each of them contributes to the strain relaxation kinetics in the implanted layer, strain relaxation is not completed for temperatures below 900 °C which is equivalent to what has been found on He implanted UO2 single crystals, or aged UO2 pellets doped with α-emitters. In the case of implantation with 500 keV He ions, we clearly show that strain relaxation and He release are not correlated for temperatures below 750 °C.

Published
2016

46. Is UO2 irradiation resistance due to its unusual high temperature behaviour?

Author

C. Petot, Pascal Ruello, Lionel Desgranges, Gianguido Baldinozzi, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Analyse Microstructurale des Matériaux (LA2M), Service des Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de physique de l'état condensé (LPEC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Le Mans Université (UM), and Le Mans Université (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
010302 applied physics, Nuclear and High Energy Physics, Chemistry, Uranium dioxide, Ionic bonding, Thermodynamics, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Polaron, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Heat capacity, chemistry.chemical_compound, Nuclear Energy and Engineering, Electrical resistivity and conductivity, visual_art, 0103 physical sciences, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], visual_art.visual_art_medium, General Materials Science, Ceramic, Irradiation, 0210 nano-technology, Radiation resistance, Nuclear chemistry
Abstract

International audience; Explaining and predicting the radiation resistance of structural and functional materials is a primary goal for engineering materials able to withstand severe radiation environments. Szenes has developed an empirical criterion based on the thermal behaviour of a compound at high temperature. Though the specific heat at high temperature of most materials obeys the classic Dulong–Petit law, this is not true for uranium dioxide, perhaps the most important ceramic compound in a nuclear power plant. An original analysis of the different contributions to the heat capacity of UO2 is presented showing that the large increase of UO2 heat capacity at high temperature (T > 1300 K) is microscopically connected to a high concentration of polarons that are responsible for the departure from the Dulong–Petit law. This is in particular related to the contribution of the uranium sublattice. At the microscopic scale, this thermodynamic anomaly can be related to the thermally activated charge disproportionation of U atoms that is experimentally observed by electrical conductivity measurements. This singular behaviour of the polaron concentration has a direct impact on the uranium sublattice partial molar heat capacity and an indirect effect on the energy interactions between the electronic and ionic structure of the target mediated by these polarons. This could explain, at least partially, the irradiation resistance to amorphisation of UO2.

Published
2012

47. Study of xenon thermal migration in sintered titanium nitride using nuclear micro-probe

Author

Vincent Garnier, C. Peaucelle, Hicham Khodja, Annie Malchere, S. Gavarini, N. Millard-Pinard, René Bes, Philippe Martin, S. Cardinal, Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] (MATEIS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Pierre Süe (LPS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN)

Subjects
010302 applied physics, Nuclear and High Energy Physics, Materials science, Scanning electron microscope, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Nitride, 021001 nanoscience & nanotechnology, Microstructure, 01 natural sciences, Titanium nitride, Grain size, Crystallography, chemistry.chemical_compound, Xenon, chemistry, 0103 physical sciences, Thermal, Grain boundary, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph], 0210 nano-technology, Instrumentation
Abstract

International audience; Micro-Rutherford backscattering spectrometry experiments were performed on a set of sintered titanium nitride samples implanted with xenon to a depth of about 150 nm. Implanted samples were annealed at 1500 °C during 5 h. Xe depth profile and its lateral distribution on the surface were measured. Surface morphology was observed using scanning electron microscopy. The results reveal that the microstructure plays an important role on xenon release. Moreover, the crystalline orientation of each grain could be a key parameter to explain the heterogeneous evolution of the surface during thermal treatments as well as Xe release from surface.

Published
2010

48. On the origin of the sigmoid shape in the UO2 oxidation weight gain curves

Author

Lionel Desgranges, Jean-Claude Niepce, Michèle Pijolat, Vincent Bouineau, Gianguido Baldinozzi, Arnaud Poulesquen, Nadine Millot, L. Quémard, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (LICB), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Mesures et Modélisation de la Migration des Radionucléides (L3MR), Service d'Etudes du Comportement des Radionucléides (SECR), Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, CEA Cadarache, Ecole Centrale Paris, Université de Bourgogne, CEA Saclay, Laboratoire des Lois de Comportement du Combustible ( LLCC ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires ( LPMG-EMSE ), École des Mines de Saint-Étienne ( Mines Saint-Étienne MSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels ( SPIN-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris], Département Procédés et évolution des systèmes avec solides ( ProcESS-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-SPIN, Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides ( SPMS ), CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne ( LICB ), Université de Bourgogne ( UB ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Mesures et Modélisation de la Migration des Radionucléides ( L3MR ), Département de Physico-Chimie ( DPC ), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), and Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB)

Subjects
Materials science, Analytical chemistry, Nucleation, Oxide, Nuclear applications, 02 engineering and technology, UO2, 010402 general chemistry, Kinetic energy, 01 natural sciences, Isothermal process, chemistry.chemical_compound, Electron microscopy, Materials Chemistry, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Environmental scanning electron microscope, [ SPI.GPROC ] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Thermogravimetry, Cracking, chemistry, Ceramics and Composites, 0210 nano-technology, Single crystal, X-ray methods
Abstract

International audience; Cracking and spalling are known to occur during the oxidation of UO2. However, these phenomena are not considered by the existing kinetic models of the oxidation of UO2 into U3O8. In this study the oxidation of UO2 samples of various sizes from the single crystal to nanopowders, has been followed by isothermal and isobaric thermogravimetry, environmental scanning electron microscopy and in situ X-ray diffraction at temperatures ranging from 250 to 370°C in air. It has been shown that cracking occurs once a critical layer thickness of intermediate oxide has been reached, which corresponds to the beginning of the sigmoid kinetic curve. Cracking contribution to the sigmoid kinetic curve is then discussed as a function of temperature, and on the basis of nucleation and growth processes.

Published
2009

49. Helium behavior in α-SiC ceramics investigated by NRA technique

Author

M.F. Barthe, A. Gentils, G. Carlot, Pierre Desgardin, Philippe Garcia, T. Sauvage, Georges Martin, Laetitia Vincent, Centre d'Études et de Recherches par Irradiation (CERI), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Maria Grazia Grimaldi, Giuliana Impellizzeri, and Salvatore Mirabella and Lucia Romana

Subjects
Nuclear and High Energy Physics, Materials science, Annealing (metallurgy), Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Helium, 01 natural sciences, Fluence, 010305 fluids & plasmas, Diffusion, 0103 physical sciences, Ceramic, Instrumentation, Detection limit, 021001 nanoscience & nanotechnology, Microstructure, Implantation, NRA, chemistry, Depth profiling, visual_art, TEM, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], visual_art.visual_art_medium, 66.30.h, 61.72.Ss, 61.72.Ww, 61.72.Ji, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; The mechanisms involved in helium migration in α-SiC are investigated through the evolution of its microstructure and of the concentration profiles following annealing at 1300 °C/30 min for fluences of 1 and 5 × 1015 3He cm−2 and a He implantation energy of 500 keV. Helium profiling is performed using the 3He(d,α)1H NRA technique with an improved detection limit of 5 at ppm. The NRA and TEM techniques clearly show that depending on the initial fluence, a proportion of the helium is trapped within the grain and a part of the helium is released. Analysis of the helium profile changes after annealing enabled to determine a value of the volume diffusion coefficient close to (8 ± 1) × 10−17 m2 s−1 for both fluences studied.

Published
2007

50. The study of the UO(2+x) crystalline structure with high-resolution neutron diffraction experiment

Author

Ma, Yue, Garcia, Philippe, Desgranges, Lionel, Baldinozzi, Gianguido, Fischer, Henry, Simeone, David, Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service des Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, ILL, European Project: 232631,EC:FP7:Fission,FP7-Fission-2008,ACTINET-I3(2009), Baldinozzi, Gianguido, and ACTINET Integrated Infrastructure Initiative - ACTINET-I3 - - EC:FP7:Fission2009-10-01 - 2013-01-31 - 232631 - VALID

Subjects
[CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [CHIM.THEO] Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Abstract

International audience; The basic properties of UO2 are essential to understanding and predicting the in-reactor behavior of fuels. In particular, UO2 oxidation has been studied for many years in relation to both fuel fabrication and spent fuel storage issues. Phase transition properties of oxide fuels are fundamentally controlled by the nature and behavior of the atomic-scale defects on the anion sublattice.In this study we aim to characterize the local crystalline structure incorporated with oxygen rearrangement has occurred in the UO(2+x) (0< x

Published
2015

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