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Intitulé du poste : Thèse "Molybdates de zirconium issus du recyclage du combust
Ville : Univ Lille / CEA Marcoule
Laboratoire/Institut : Unité de Catalyse et Chimie du Solide (UCCS - UMR 8181)
Description du poste : Contexte
L’industrie du nucléaire s’est depuis longtemps inscrite dans une logique d’économie circulaire permettant de limiter les déchets et la consommation de matières premières. L’uranium et le plutonium contenus dans le combustible nucléaire usé, sont ainsi recyclés pour fabriquer un nouveau combustible, appelé MOX, obtenu par mélange d’oxydes d’uranium et de plutonium issu du recyclage. La valorisation de l’uranium et du plutonium passe par plusieurs opérations, réalisées à la Hague, qui incluent la dissolution du combustible nucléaire usé en milieu nitrique, l’extraction liquide-liquide des éléments d’intérêt et une phase de transfert de l’uranium et du plutonium de la solution vers le solide. A ce jour, le procédé est limité au mono-recyclage dans le mesure où le MOX n’est pas recyclé. Une partie des recherches actuelles tend à identifier et à développer des solutions adaptées au multi-recyclage du combustible nucléaire, incluant le MOX.

Problématique

Lors de l’étape de dissolution continue des combustibles nucléaires irradiés, il est observé une précipitation indésirable de molybdène et de zirconium de fission sous forme de molybdate de zirconium1. La mise en solution de quantités plus importantes de plutonium et de produits de fission (Mo et Zr), consécutive au recyclage de nouveaux combustibles (MOX, combustibles issus de la filière des réacteurs à neutrons rapides), est susceptible d’induire un changement de composition du précipité ayant des conséquences sur ses caractéristiques physico-chimiques, telles que la solubilité. Il apparaît nécessaire d’établir une cartographie des structures molybdate d’intérêt et d’appréhender les mécanismes de croissance, de dissolution et d’inhibition de ces précipités. Ainsi, il a été montré2 que l’ajout de tellure au milieu réactionnel modifiait la composition et la morphologie du précipité et aboutissait à une diminution voire à une inhibition de la précipitation. L’industrialisation de cette voie innovante nécessite d’approfondir la connaissance permettant de prédire les domaines de formation des précipités et leur comportement.

Programme de travail
La 1ère partie de la thèse sera réalisée à l’Unité de Catalyse et de Chimie du Solide (axe Chimie du Solide ; Resp. Pascal Roussel) et sera consacrée à une approche structurale et fondamentale basée notamment sur la synthèse de monocristaux à base de molybdate de zirconium incluant des éléments d’insertion nouveaux tels que le tellure. C’est en étudiant précisément la cristallographie de ces composés finaux qu’il sera alors possible de mettre en évidence des intermédiaires réactionnels encore inconnus à ce jour et de définir un mécanisme de croissance et d’inhibition. Dans un second temps, une étude chimique en solution basée sur l’évolution de la solubilité de ces composés en fonction des éléments inclus et selon leurs domaines de formation sera entreprise sur Atalante (CEA Marcoule) afin de prédire leur comportement en solution en milieu actif, étape nécessaire avant toute mise en oeuvre du procédé d’inhibition. Une modélisation de la solubilité des précipités pourra être entreprise en se basant sur le modèle de Lippmann3.

Compétences
Chimie et analyse des solutions ; Synthèse par précipitation ; Synthèse de monocristaux ; Caractérisation de l’état solide (RMN, Diffraction X sur poudre et sur monocristal, …)
Durée du contrat : 36 mois
Date de prise de fonction : 01-10-2018
Personne à contacter : Murielle Rivenet(UCCS) ou Sandrine Costenoble (CEA)
Téléphone : 03 20 33 64 35
Email : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.