Les offres de thèse

 

Les thèses proposées par l'ICSM sont rattachées à l'Université Montpellier et à  l'Ecole Doctorale «Sciences Chimiques» de l'Université Montpellier.

 

Synthèse d’oxydes d’actinides par combustion des nitrates  (Collaboration ICSM/DRCP)

La synthèse par combustion est une méthode qui utilise la chaleur produite par une réaction d’oxydo-réduction entre des sels de nitrate (comburant) et un combustible organique (glycine, urée…), pour faciliter la formation d’un composé qui normalement serait obtenu à plus haute température. On définit le paramètre richesse (?), comme étant le rapport entre le comburant et le combustible. On peut ainsi parvenir à réaliser la dénitration d’un composé, dans notre cas les nitrates d’actinides, ou même synthétiser des composés réfractaires tels que des nitrures ou des carbures, à des températures beaucoup plus basses que par des « procédés classiques ». Par ailleurs, les caractéristiques structurales et microstructurales des produits obtenus peuvent être favorables pour les étapes ultérieures de mise en forme des matériaux (poudres nanométriques, précurseurs métastables…).
Les travaux de thèse de G. Peter Soldani (2013) ont montré la possibilité d’obtenir des nitrates mixtes d’actinides par cette technique. Récemment le stage d’Aurélie Sonzogni réalisé au laboratoire (ICSM/LNER), a repris ces travaux en mettant en évidence que, outre la richesse, d’autres paramètres (rampe de montée en température, atmosphère de synthèse) impactaient les caractéristiques des poudres synthétisées. Par ailleurs, ces études ont été réalisées en ne considérant qu’un seul composé réducteur, la glycine, or il s’avère que de nombreuses autres possibilités (urée, acide citrique…) sont envisageables et nécessiteraient une étude plus approfondie.
Le sujet de thèse proposé a donc un double objectif.  D’un point de vue scientifique, l’objectif serait d’avoir une meilleure compréhension du mécanisme de propagation de la réaction de combustion. Cet objectif paraît d’autant plus réaliste que les résultats du stage ont montré que des paramètres opératoires facilement appréhendables (richesse, rampe, atmosphère) permettent d’obtenir un avancement plus ou moins important de la réaction. Un second objectif, à visée plus technologique, serait d’optimiser les conditions opératoires (combustible, richesse…) pour améliorer le rendement de transformation des nitrates en oxydes d’actinides. Des travaux exploratoires de transformation des poudres obtenues, vers un matériau densifié ou une suspension colloïdale, pourraient également être envisagés.

Laboratoire d'accueil : LNER
Directeur de thèse : Xavier Deschanels
Personne à contacter : Cyrielle Rey (cyrielle.rey@cea.fr), Xavier Deschanels (xavier.deschanels@cea.fr), Eléonore Welcomme (DRCP) (eleonore.welcomme@cea.fr)
Début de la thèse : Novembre 2016
Financement : ACF – Parec (Financement garanti)
Référence de l'annonce : SL-DEN-16-0039

 

 

 

 

Extraction par solvant: étude d’une interface liquide/liquide contenant des ligands en associant des mesures de réflectivité de rayons X et de neutrons et de la simulation par dynamique moléculaire.

résumé: Afin de comprendre et modéliser le transfert ionique dans un procédé d'extraction par solvant, il est important de sonder via différentes techniques expérimentales l'interface liquide entre deux milieux non miscibles, typiquement une phase aqueuse et une phase organique, la première contenant des ions et la seconde un ligand amphiphile et ceci afin de comparer les résultats de la distribution des espèces au travers de l'interface déduites des expériences avec celle obtenue par modélisation en dynamique moléculaire développée aussi au sein de la thèse. D'un point de vue expérimental, différentes techniques telles que la tension de surface, l'optique non linéaire et la réflectivité de neutrons et rayons x, l’interférométrie de gouttes seront combinées pour tenter d'extraire le maximum d'information sur la statique et la dynamique de ces interfaces.

Les variations de potentiel chimique seront évaluées par dynamique moléculaire et comparées à celles déduites des expériences afin à terme de prévoir, en considérant les précédentes études en volume et d'hydrodynamique, le comportement de divers extractants dans leur efficacité à extraire et trier les ions pour le recyclage des déchets liquides contenant des métaux lourds.

Laboratoire d'accueil : L2IA (Olivier Diat)
Directeur de thèse : Olivier Diat
Personne à contacter : Olivier Diat et Philippe Guilbaud (CEA/DRCP; philippe.guilbaud ad cea.fr))
Début de la thèse : octobre 2016
Financement : CEA-DEN
Référence de l'annonce : SL-DEN-16-0104

Campagne de thèse close

 

Des systèmes simplifiés aux combustibles modèles : étude in situ du frittage d’oxydes d’actinides et de lanthanides

résumé : Le frittage constitue une étape cruciale dans la fabrication des combustibles nucléaires UOx et MOx, pour lesquels une étape de calcination à haute température permet, après mise en forme de la poudre, de densifier les pastilles mais également de fixer la st½chiométrie de l'oxyde et d'assurer son homogénéité. Afin d’enrichir les modèles destinés à anticiper la microstructure finale des matériaux frittés, des liens entre approches expérimentales et numériques ont récemment été tissés, à travers l’observation in situ par Microscopie Electronique à Balayage Environnementale à Haute Température (HT-MEBE) du frittage de microsphères d’oxyde de cérium.
Ce travail de thèse s'inscrit dans les actions communes menées au sein du Laboratoire des Interfaces de Matériaux en Evolution (LIME) et du Laboratoire de Microscopies Electroniques et Environnementales (L2ME) de l’Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM) concernant l'étude in situ des phénomènes de frittage. L’approche expérimentale développée dans le cadre de ce travail de thèse sera complétée d’un dialogue avec les équipes du CEA en charge de la modélisation des phénomènes de densification (DMRC/SFMA). Le sujet proposé constituera ainsi une approche transverse et pluridisciplinaire d'un procédé déterminant dans la fabrication de combustibles nucléaires. Il bénéficie en outre du label « Thèse Phare » du CEA et possède à ce titre un financement garanti.

Laboratoire d'accueil : LIME (Nicolas Dacheux)
Directeur de thèse : Nicolas Clavier
Personne à contacter : Nicolas Clavier (nicolas.clavier ad icsm.fr)
Début de la thèse : Novembre 2016
Financement : CEA / Thèse Phare
Référence de l'annonce : SL-DEN-16-0084

 

 

Etude de la réactivité du dioxyde d'uranium monocristallin vis-à-vis des processus de dissolution en milieu acide : cinétique et réactivité aux interfaces

résumé : La dissolution du dioxyde d’uranium en milieu acide met en jeu des réactions catalytiques dans des milieux gaz-liquide-solide. Ce type de dissolution catalytique fait partie d'un nombre important de procédés hydrométallurgiques, typiquement ceux concernant la récupération de solides métalliques, mais dont les mécanismes sont aujourd'hui méconnus.
La connaissance de ces mécanismes a fait l’objet d’avancées récentes qui révèlent l’importance du rôle du transport de matière depuis les surfaces vers la solution, et donc de l’accumulation, ou de la présence à la surface du solide ou à l’intérieur des pores du solide à dissoudre, de catalyseur. Ainsi, l’existence ou non de pores à la surface du solide a un impact important sur la cinétique globale, et n'est pas élucidé à ce jour. De ce fait, en vue de modéliser au mieux le comportement à la dissolution puis de proposer de nouveaux procédés plus compacts et performants, il est indispensable de connaître les vitesses spécifiques de dissolution en contrôlant au mieux l’accumulation de catalyseur à la surface et dans les pores.
Ceci sera fait au moyen de monocristaux macroscopiques de dioxyde d’uranium et dans le cadre d’une collaboration européenne avec l’Institut des Transuraniens de Karlsruhe (ITU).

Laboratoire d'accueil : CEA Marcoule
Directeur de thèse :
Personne à contacter : Alastair Magnaldo (alastair.magnaldo ad cea.fr), Stéphanie Szenknect (stephanie.szenknect ad cea.fr)
Début de la thèse : Novembre 2016
Financement : CEA / Thèse Phare Amont-aval
Référence de l'annonce : SL-DEN-16-0199

 

 

Rôle de l'acide nitreux sur la dissolution des oxydes à base d'uranium (IV): Mécanisme et suivi operando de l'interface solide/solution

résumé : Dans le cadre du retraitement de combustibles nucléaires à base d'oxydes d'actinides, les résultats obtenus au sein de l'ICSM/LIME au cours des dernières années ont démontré de rôle essentiel joué par les réactions d’oxydo-réduction sur la durabilité chimique de plusieurs oxydes mixtes dont ceux à base d’uranium(IV). Il a notamment été observé que l’oxydation de l’uranium (IV) en uranium (VI) à l’interface solide/solution en milieu nitrique facilite grandement la dissolution des solides, en raison de la présence potentielle d'espèces azotées catalytiques. De manière à hiérarchiser plusieurs facteurs d’influence sur la vitesse de dissolution des oxydes à base d'éléments actinide et lanthanide, ce travail comportera deux axes :

  • le premier (approche macroscopique) centré sur l'identification puis l'étude du rôle d’espèces catalytiques susceptibles de développer des réactions d’oxydo-réduction de l'uranium (IV) à l’interface solide/solution ;
  • le second (approche microscopique) centré sur le suivi operando de l’interface solide/solution par différentes techniques d'analyses de surface.

Afin d'évaluer l'influence de la composition chimique sur de tels phénomènes rédox, l'étude sera menée en parallèle sur différents systèmes : U1-xThxO2, U1-xCexO2 et U1-xPuxO2 (x = 0,25 et 0,75). Elle se déroulera donc au sein des installations de l'ICSM et d'Atalante.

Laboratoire d'accueil : LIME (Nicolas Dacheux)
Directeur de thèse : Nicolas Dacheux
Personne à contacter : Laurent Claparède (Laurent.claparede ad cea.fr), Nicolas Dacheux (nicolas.dacheux ad cea.fr)
Début de la thèse : Novembre 2016
Financement : EA / Thèse Phare Amont-aval
Référence de l'annonce : SL-DEN-16-0103

 

 

Offres d'emplois