Missions

Le candidat travaillera dans le cadre du projet européen EURAD2 coordonné par l’Andra sur la gestion des déchets nucléaires. L’objectif de l’étude réalisée à IJCLab est de développer une méthode innovante de gestion des déchets nucléaires métalliques sous forme de débris et de poudre.

En effet, le démantèlement des anciens réacteurs nucléaires Uranium Naturel Graphite Gaz (UNGG) a généré un volume important de déchets nucléaires métalliques. Les gaines de combustible, après le retrait mécanique du combustible en uranium métallique, ont été découpées et mises dans des silos à La Hague et au CEA Marcoule en attente d’une voie de gestion. Lors de cet entreposage, des débris et des poudres ont été formés au fond de ces silos. Pour les déchets massifs, il est proposé de les incorporer dans une matrice cimentaire adaptée à la chimie des métaux, dans un fût en acier. Cependant, cette voie de gestion ne peut pas être appliquée aux déchets de petites tailles. De tels déchets, du fait de leur grande surface spécifique, ont une réactivité accrue par rapport aux pièces massives.
Les débris et les poudres risquent de réagir de manière importante par réaction redox avec l’eau contenue dans le réseau poreux des matrices cimentaires et former ainsi de l’hydrogène gazeux et des produits de corrosion. Dans ces conditions, l’intégrité du colis de stockage des déchets radioactifs ne peut plus être assurée car la matrice de conditionnement risque de se fissurer.

Ainsi, nous proposons pour les déchets sous forme de débris et de poudres un pré-traitement oxydant avant incorporation dans une matrice de conditionnement. Cette oxydation serait réalisée en milieu sels fondus, en présence d’eau. Il s’agit de déterminer les mécanismes et les cinétiques d’oxydation de différents déchets nucléaires métalliques dans des sels fondus pour définir les conditions optimales de ce procédé. Cette étude sera réalisée par une double approche, calculs thermodynamiques et approche expérimentale par électrochimie, chromatographie gazeuse, ICP-AES et DRX.

Activités

Le travail sera focalisé sur la réactivité du magnésium, zirconium, tungstène, uranium et graphite dans divers sels fondus (sels hydroxydes et hydrogénosulphates). Le post-doc contribuera en particulier aux points suivants :
• Calculer les diagrammes thermodynamiques potentiel – acidité des sels fondus et des métaux dans ces sels.
• Déterminer les mécanismes d’oxydation des métaux selon les sels fondus : définir l’oxydant et la forme chimique du métal oxydé.
• Déterminer les cinétiques d’oxydation des déchets métalliques en suivant la réaction d’oxydation par gravimétrie, chromatographie gazeuse (dans le cas d’une oxydation par l’eau).
• Etudier l’influence de la surface sur la réactivité du métal.
• Rédiger des livrables du projet EURAD2 et présenter les résultats lors des meetings européens.
• Publier les résultats dans des journaux scientifiques et présenter ces résultats dans des congrès nationaux et internationaux

Compétences

Le candidat devra être titulaire d’un diplôme de doctorat de recherche en chimie analytique. Le poste nécessite de solides connaissances de chimie en solution aqueuse ou non-aqueuse, électrochimie, une formation solide en chimiste expérimentateur et en calculs thermodynamiques. Il serait intéressant que le candidat ait des connaissances sur la chimie des sels fondus. En effet, les sels fondus sont des milieux complexes qui nécessitent notamment des dispositifs expérimentaux particuliers.
Le candidat devra aussi avoir de bonnes aptitudes de communication orale et écrite (en français ET en anglais) pour présenter ses résultats au cours des réunions de travail et dans des congrès internationaux ainsi que pour rédiger les rapports et les articles dans des revues scientifiques. Nous recherchons un jeune chercheur sérieux, rapidement autonome qui saura s’impliquer dans son projet, avec une forte motivation pour développer des compétences dans le domaine de la chimie des sels fondus et la gestion des déchets nucléaires métalliques. De plus, le candidat devra être apte à travailler en équipe en utilisant les différentes techniques mises à disposition pour mener à bien son projet.

Contexte de travail

Le laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie est un laboratoire de physique sous tutelle du CNRS, de l'Université Paris-Saclay et de l'Université de Paris, créé en 2020 de la fusion de cinq UMR situées sur le campus universitaire d'Orsay : le Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (CSNSM), le laboratoire d'Imagerie et modélisation en neurobiologie et cancérologie (IMNC), l'Institut de physique nucléaire d'Orsay (IPNO), le Laboratoire de l'accélérateur linéaire (LAL) et le Laboratoire de physique théorique (LPT). Les thèmes de recherche du laboratoire sont la physique nucléaire, la physique des hautes énergies, les astroparticules et la cosmologie, la physique théorique, les accélérateurs et les détecteurs de particules ainsi que les recherches et développements techniques et applications associées pour l'énergie, la santé et l'environnement. La structure dispose de capacités techniques très importantes (environ 280 ingénieurs et techniciens) dans tous les grands domaines requis pour concevoir, mettre au point et en œuvre les dispositifs expérimentaux nécessaires à son activité scientifique : mécanique, électronique, informatique, instrumentation, techniques d'accélération, techniques de la biologie, radiochimie et physique et chimie pour l'énergie nucléaire. Ces forces techniques représentent un atout de premier plan pour la conception, le développement et l'utilisation des instruments nécessaires (accélérateurs et détecteurs). La présence des infrastructures de recherche et des plateformes technologiques rassemblées sur le site du laboratoire constitue également un atout majeur.
Ce contrat sera effectué dans le cadre du projet EURAD2 dans le pôle Energie et Environnement – équipe CHIMèNE- groupe CHANCE du laboratoire IJCLab. Ce groupe de recherche est constitué de quatre permanents, Sylvie Delpech (DR), Céline Cannes (CR), Davide Rodrigues (IR) et Tracy Bellande (T) et dispose de plateformes expérimentales adaptées ayant permis le développement de nombreux projets dans le domaine de la chimie des sels fondus et de la gestion des déchets nucléaires. Peuvent être citées en exemple, les études de la chimie et le retraitement des sels fondus (fluorures et chlorures) dans le contexte des réacteurs à sels fondus à spectre rapide, le traitement pyrochimique du combustible solide, la chimie de sels caloporteurs à base de nitrates fondus pour les réacteurs rapides sodium ou les centrales solaires à concentration, la nitruration des aciers bas carbone en milieux carbonates fondus ou la dissolution des déchets métalliques pulvérulents dans les hydroxydes fondus. Cette solide expérience sur la chimie des sels fondus a été acquise dans le cadre de nombreuses études en collaboration avec le CEA, Andra, Orano, et au travers de plusieurs projets européens

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.