Le vieillissement, la radiolyse et la radio-oxydation des polymères sont des phénomènes importants pour tout le cycle du combustible nucléaire. L’irradiation des polymères est une science délicate du fait de la nature intrinsèquement multi-échelle de ces matériaux. Les phénomènes physico-chimiques résultant de ces irradiations sont étudiés au CIMAP où le groupe MADIR a une activité de recherche expérimentale autour de ces matériaux. L’expérience du groupe SIMUL en terme de cinétique non-homogène et de chimie théorique nous a permis de développer de nouvelles simulation pour étudier cette thématique.

Dans l’esprit de nos travaux précédents sur la radiolyse de l’eau, nous simulons les cinétiques d’oxydation d’un milieu idéal constitué exclusivement de polyéthylène amorphe (PE). Les simulations sont réalisées par Monte Carlo cinétique à l’aide d’un modèle simple de radio-oxydation où les radicaux alkyl générés par l’irradiation réagissent rapidement avec l’oxygène moléculaire (O₂) dissout dans le PE pour former des radicaux peroxy. Une fois formés, ces radicaux peuvent réagir avec les radicaux alkyl et les autres radicaux peroxy pour former des produits de terminaison. Ils peuvent aussi régir avec le polymère via une réaction de propagation qui reforme un radical alkyl. La cinétique dépend de la concentration de O₂ et de du débit de dose.

Premiers résultats

Nos premiers résultats montrent que la forte non-uniformité de la concentration radicalaire associée à une trace d’ion conduit à des résultats sensiblement différents de ceux observés pour distribution uniforme de radicaux. Il reste à comparer nos simulations avec des résultats expérimentaux. Des développements expérimentaux sont envisagés au CIMAP par l’équipe MADIR en utilisant la spectroscopie RPE pour mesurer l’évolution temporelle des radicaux créés au cours de l’irradiation.