Description du sujet de thèse

Contexte :
Cette thèse de doctorat s'inscrit dans le cadre du programme SPARTA soutenu par le Gouvernement français dans le cadre de la décarbonation de l'industrie pour atteindre la neutralité carbone d'ici 2050.
L'objectif de SPARTA est de concevoir un système de conversion d'énergie disruptif à partir d'une source de chaleur non fossile à haute densité énergétique (notamment les technologies nucléaires de génération IV) qui, grâce à l'utilisation de fluides de travail réactifs à la place de l'eau/vapeur, permet d'améliorer significativement la compacité et les rendements des cycles thermodynamiques réalisés jusqu'à présent. Le consortium du projet rassemble deux partenaires industriels (NEEXT ENGINEERING et de GE STEAM POWER) et un partenaire académique (LRGP).

Objectifs de la thèse :
Les fluides réactifs potentiels qui pourraient être utilisés pour améliorer les performances d'efficacité de la centrale nucléaire doivent répondre à plusieurs exigences. L'amélioration des performances proposée est motivée par le déroulement d'une réaction chimique réversible évoluant le long des états d'équilibre chimique à travers les opérations unitaires de la centrale, sous l'évolution contrôlée de la température et de la pression. Cette réaction réversible doit être suffisamment rapide pour que l'équilibre soit instantanément atteint lorsque les conditions de température et de pression changent. De plus, cette réaction réversible doit être unique, afin que le fluide réactif conserve son intégrité au cours des cycles successifs. Cependant, certains de ces composés sont organiques et ont donc tendance à se décomposer lorsqu'ils sont soumis à des températures élevées (200-400°C, selon les espèces considérées). Les conditions (température et pression) dans lesquelles se produit la décomposition thermique varient fortement d'une espèce à l'autre, car elles dépendent fortement de la nature des liaisons et des atomes présents dans les molécules. Il est donc d'une importance cruciale de caractériser la gamme de conditions pour lesquelles la décomposition thermique du fluide réactif ne se produit pas.
Ce travail portera principalement sur l'étude de la décomposition thermique de fluides potentiellement réactifs (principalement des acides organiques, qui ont la propension à former des dimères à la fois en phase gazeuse et liquide par une réaction réversible). Une partie expérimentale consistera à étudier la décomposition thermique de cette classe de composés et à cribler les conditions (température, temps de séjour, composition) pour caractériser le domaine de stabilité. Une partie théorique sera menée en parallèle pour développer un outil prédictif basé sur la chimie computationnelle permettant d'étendre l'étude de stabilité à une gamme plus large de conditions. Ces outils seront validés par rapport aux données expérimentales acquises au cours de cette étude.

Exigences :
Nous recherchons un candidat extrêmement motivé, titulaire d'un diplôme d'ingénieur ou d'un master en génie des procédés avec des connaissances en cinétique chimique. Des compétences en modélisation et en expérimentation sont requises. Le candidat devra maîtriser un langage de programmation comme Fortan, ou Python, ou Matlab. Un anglais courant et une capacité à travailler en équipe sont attendus.

Le doctorant travaillera dans le cadre d'un projet et les résultats positifs qu'il obtiendra sont nécessaires au bon développement du projet et à garantir le processus de financement complet. Les attentes concernant la qualité du travail demandé sont donc très élevées.

Contexte de travail

Le Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (UMR 7274) est une unité mixte du CNRS et de l'Université de Lorraine créée le 1er janvier 2010 et basée à Nancy. Son objectif scientifique général concerne l'étude des procédés pris dans leur globalité et leur complexité. Le LRGP développe des connaissances scientifiques et technologiques nécessaires à la conception, l'étude, la conduite et l'optimisation des procédés complexes de transformation physico-chimiques et biologiques, de la matière et de l'énergie. L'unité compte plus de 300 personnes, avec près de 20 chercheurs CNRS, 80 enseignants chercheurs, 45 personnels techniques et administratifs et 180 personnels non permanents (chercheurs sur contrats, 85 doctorants, post-doctorants, masters.

Ce projet de recherche sera réalisé dans l'axe CiTherE qui est constitué de spécialistes en cinétique chimique, thermodynamique et génie de la réaction chimique. Les domaines d'études sont principalement centrés sur l'énergie et ont pour objectif le développement de systèmes énergétiques plus performants, plus économes et plus respectueux de l'environnement, à travers une approche couplant la chimie physique et le génie des procédés. Les travaux expérimentaux et théoriques développés au sein de cet axe conduisent à une approche originale permettant de passer de la compréhension et de la modélisation des phénomènes à l'échelle moléculaire à l'échelle du réacteur ou du procédé.

La personne recrutée fera partie du groupe de cinétique radicalaire possédant une longue expérience dans le domaine de la cinétique des réactions de pyrolyse, d'oxydation et de combustion qui recouvre des domaines d'études tels que la formation et l'exploitation du pétrole, la combustion dans les moteurs ou brûleurs, la formation de polluants ou encore la destruction de toxiques chimiques par voie thermique.

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.


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.