Corrosion des aciers austénitiques par le sodium liquide en présence d’oxygène

La France prévoit de construire des réacteurs nucléaires de 4e génération. Ils utiliseraient du sodium liquide comme fluide caloporteur et seraient construits en acier austénitique 316L(N). Afin de garantir un fonctionnement optimal, la tenue de cet acier doit être vérifiée. Pour cela, la corrosion de l’acier 316L(N) par le sodium liquide doit être bien connue.La littérature montre que plusieurs phénomènes de corrosion sont possibles. Pour chacun de ces phénomènes, l’influence de la présence d’oxygène dans le sodium est grande. Nous avons donc étudié la corrosion des aciers austénitiques par le sodium liquide en présence d’oxygène.Les données thermodynamiques permettent de montrer que la formation de chromite de sodium est possible sur les aciers austénitiques immergés dans le sodium contenant de l’ordre de 10 μg.g-1 d’oxygène pour des températures inférieures à 650 °C (conditions réacteurs).L’étude expérimentale montre que la chromite de sodium se forme à 650 °C dans le sodium contenant 200 μg.g-1 d’oxygène. À cette même concentration et à 550 °C, la chromite de sodium est observée avec certitude uniquement pour les longues durées d’immersion (>5000 h). Les résultats à 450 °C sont moins évidents. Par ailleurs, l’acier est appauvri en chrome dans toutes les conditions étudiées.Ces résultats suggèrent que la chromite de sodium se dissout dans le sodium au fur et à mesure de sa formation. Des modèles de formation de la chromite de sodium, approchéelimitée par la diffusion du chrome dans l’acier (en volume et aux joints de grains) et de dissolution, supposée limitée par le transport dans le métal liquide ont permis de montrer que la formation et la dissolution simultanée de la chromite de sodium est un mécanisme possible pour expliquer nos résultats.