Modélisation compatible avec la thermodynamique de la corrosion de l’acier.

par Clément Cancès

mardi 29 mars 2022, 14:00 → 15:00 Europe/Paris

Fokko du Cloux (Bâtiment Braconnier, La Doua)

Dans le cadre du stockage souterrain en site profond des déchets 
nucléaires, solution choisie par la France, des déchets à vie 
longue sont collectés dans des containers d’acier et stockés dans 
un milieu aqueux. Une modélisation fine de la corrosion de 
l’acier est alors nécessaire, à la fois pour anticiper sa 
dégradation, et surtout pour anticiper la production de 
dihydrogène issue de la réaction chimique. 
Dans cet exposé, on s’intéresse à l’évolution de la couche 
d’oxyde (magnétite) à la surface d’un bloc d’acier plongé dans 
un milieu aqueux. Des porteurs de charges (cations ferriques, 
électrons et lacunes d’oxygènes) se déplacent dans la 
structure cristalline de l’oxyde et s’échangent avec la solution 
et le métal, faisant évoluer la géométrie de la couche d’oxyde 
et sa composition dans le temps. 
Nous proposons un modèle unidimensionnel de type 
Nernst-Planck-Poisson permettant de modéliser l’évolution de la 
couche d’oxyde au cours du temps en faisant attention à ce que 
le modèle encode le second principe de la thermodynamique, 
contrairement au modèle référence de l’état de l’art. 
Dans le cas simplifié ou l’on néglige le déplacement des 
lacunes d’hydrogène (et donc l’évolution géométrique de la 
couche d’oxyde), nous montrons l’existence d’une solution à 
notre modèle. L’analyse s’appuie sur la décroissance de 
l’énergie libre au cours du temps, ainsi que sur des bornes 
uniformes obtenues par itérations de Moser.