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H/F CDD 36 mois Thèse de doctorat à SIMaP TireLire

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mardi 28 juin 2022

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Informations générales

Référence : UMR5266-MATVEL-004
Lieu de travail : ST MARTIN D HERES
Date de publication : mardi 26 avril 2022
Nom du responsable scientifique : Matias VELAZQUEZ
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Missions
- Mettre en œuvre d'une approche double théorique-expérimentale, impliquant la pratique des méthodes DFT, CALPHAD et de calorimétrie expérimentale couplées et appliquées au ciblage d'expériences de tirage Czochralski de cristaux massifs Li2MoO4 et de recyclage des fonds de charge ;
- Déterminer le diagramme de phase en fonction de la pression partielle en oxygène du système Li-Mo-O, et ses interactions avec les trois radio-impuretés les plus gênantes, en incluant une phase gazeuse complexe ;
- Établir par la modélisation les conditions physicochimiques et thermodynamiques pour une parfaite maîtrise des conditions de synthèse, depuis l'unité de construction décrivant l'impureté radioactive à l'échelle du site cristallographique jusqu'au monocristal massif, et des variations de bruit de fond radioactif dans les détecteurs BCCS ;
- Mener des expériences de croissance cristalline de cristaux massifs Li2MoO4 avec recyclage des fonds de charge ;
- Caractériser les propriétés structurales et les profils de macropartition solutale des cristaux et des restants de charges de croissance.


Activities
- Analyse critique des données thermodynamiques du système Li-Mo-O avec ses impuretés K, U, Th en vue de la mise en banque de tous les paramètres utiles au ciblage d'une modélisation en composition, température et p(O2). L'approche CALPHAD sera appliquée. Formation au KEMS et aux méthodes de calorimétrie expérimentales, premières mesures thermodynamiques ;
- Étude des diagrammes de phases du système Li-Mo-O avec les impuretés (K, U, Th) en fonction de la p(O2) grâce à l'ensemble cohérent de données thermodynamiques établies pendant le projet ;
- Expériences ciblées (spectrométrie de masse haute température avec cellules Knudsen (KEMS), thermobalance/analyse thermique sous p(O2) contrôlée). Le spectromètre de masse haute température et la thermobalance couplée ATD sous p(O2) contrôlée seront mobilisés au laboratoire ;
- Optimisation des conditions de croissance cristalline et de recyclage pour produire des cristaux conformes au cahier de charges (radio-impuretés, rendement en masse, délais) ;
- Série de croissances cristallines conçue de manière à combiner d'une part, la récupération des fonds de creuset et des zones enrichies en impuretés par le tirage et d'autre part, la purification « profonde » par solidification répétée du LMO, de manière à remplir les objectifs de la feuille de route technologique issue de la budgétisation de l'industrialisation de ces procédés ;
- Détermination ou pas d'un point de Gibbs-Konovalov inversé (atectotrope négatif), tentative de fondement du modèle à l'échelle des unités de construction dans la solution solide, détermination de l'influence de la pression partielle d'oxygène ou pas d'un effet redox (formation d'ions peroxyde O22- dans la phase liquide, avec A=Li, K ; effet redox du Mo, de l'U, etc.) ;
- Caractérisation des propriétés structurales et chimiques des cristaux et restants de charges. Mesures de distribution spatiale liquide/solide d'impuretés chimiques en conditions de croissance Czochralski, détermination du coefficient de partition de chaque radio-impureté dans le cristal, par la modélisation et par des expériences de validation, en fonction de sa teneur et de la p(O2) ;
- Préparation des réunions d'avancement technique et/ou scientifique des travaux ;
- Rédaction du manuscrit de thèse et des publications en thermodynamique.

Contexte de travail

Dans le cadre du projet Région Auvergne-Rhône-Alpes TireLire (Thermodynamique d'impuretés radioactives en solution dans les cristaux massifs de Li2MoO4 pour détecter des évènements rares), le laboratoire SIMaP -Science et Ingénierie des Matériaux et leurs Procédés-(UGA-CNRS-Grenoble INP) recrute un doctorant (36 mois). Le poste, basé à Saint Martin d'Hères (38), est à pourvoir à partir d'octobre 2022. Le/la doctorant/e sera inscrit/e à l'École doctorale I-MEP2 de l'UGA, en charge des activités précisées ci-dessus et bénéficiera de l'encadrement scientifique de deux chercheurs CNRS. Il/elle sera fortement incité/e à présenter les résultats de ses travaux dans des conférences nationales et internationales. Le projet TireLire mobilise les moyens et les compétences du laboratoire SIMaP en thermodynamique des solutions et en croissance cristalline de cristaux massifs de Li2MoO4. Le jeune docteur formé à l'issue du projet devra intégrer l'équipe pionnière de la startup nouvellement créée, avec la SATT Grenoble Alpes Linksium et le SPV du CNRS, pour commercialiser ces cristaux massifs, produits de l'industrie deep tech.

Compétences attendues
Le candidat doit posséder un master en science et ingénierie des matériaux, ou en physique fondamentale ou appliquée, ainsi qu'en chimie théorique. Connaissances approfondies en thermodynamique et physicochimie des solutions. Des compétences en logiciels de calculs thermodynamique (FactSage, Thermocalc, Pandat, …) seront appréciées. Des connaissances complémentaires en techniques de croissance cristalline constitueront un plus.
Intérêt prononcé pour le travail expérimental combiné au travail de modélisation et simulation numérique.

Contraintes et risques

Contraintes règlementaires en vigueur. Aucun risque.

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