Comment caractériser un défaut compliqué dans une structure simple : à la découverte du cuboctaèdre dans UO2.
Résumé
Le dioxyde d'uranium, composant principal du combustible nucléaire, est soumis à un champ d'irradiation intense en réacteur sans dégradation significative. Pour comprendre son comportement on cherche à caractériser les défauts créés par irradiation. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la phase U4O9 pour savoir comment les interstitiels d'oxygène s'insèrent dans la structure UO2. La détermination de la structure cristalline de U4O9 est un problème vieux de quarante ans qui n'a pu être résolu que récemment grâce à la mise en oeuvre de nouvelles techniques de plus en plus pointues. La diffraction neutronique sur monocristal a permis l'identification du groupe despace, mais la taille de la maille induisant un nombre très grand de paramètres structuraux n'a pas permis la détermination de la structure cristalline. Par analogie avec les structures cristallines de fluorures proche de CaF2, l'existence d'un amas d'interstitiels, le cuboctaèdre, a été proposé. Une structure cristalline moyenne a été déterminée par diffraction neutronique sur monocristal puis sur poudre pour la phase beta-U4O9 qui existe au-dessus de 50°C. Pour la phase alpha-U4O9 une structure locale a pu être déterminée par affnement de la PDF neutron dune poudre. Ces données structurales sont maintentant utilisées pour interpréter les raies de défauts observées par spectrométrie Raman sur des échantillons d'UO2 irradiés.