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Thèse de doctorat (F/H) en science des matériaux : développement et optimisation d'un procédé d'attaque de la couche d'oxydation de matériaux de gainage dans un objectif de décontamination (H/F)

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

Date Limite Candidature : mercredi 17 août 2022

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Informations générales

Référence : UMR8181-OLITOU-004
Lieu de travail : VILLENEUVE D ASCQ
Date de publication : mercredi 27 juillet 2022
Nom du responsable scientifique : Olivier TOUGAIT
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

Lors du séjour en réacteur du combustible nucléaire, le matériau de gainage subit des transformations physico-chimiques. Il se forme, entre autres, une couche d'oxydation interne du matériau de gainage contaminée par des radioéléments qui proviennent de l'implantation de produits de fission (PF) par effet de recul et d'interdiffusion gaines/pastilles. Après exploitation, les éléments combustibles sont refroidis en piscine puis cisaillés en tronçons, lesquels sont envoyés dans un bain d'acide nitrique pour dissoudre le combustible nucléaire. Les matériaux de gainage, appelés coques, sont séparés des solutions de dissolution et rincés. Dans le but, de diminuer l'activité de ces coques, il apparait intéressant de retirer cette couche d'oxydation. L'objectif de la thèse est d'étudier la voie identifiée comme parmi les plus prometteuses pour répondre aux attentes, à savoir un décapage chimique en milieux sels fondus.
Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet de R&D dédié à l'étude d'une voie d'optimisation de la filière de gestion des matériaux d'assemblage irradiés classifiés en déchets MA-VL (Moyenne Activité à Vie Longue) et à ce titre destinés à être stockés dans CIGEO. Grâce à la décontamination des coques, tout ou partie du flux pourrait être orienté vers un stockage moins contraignant, limitant ainsi le volume de déchets à envoyer en stockage géologique. Le projet fait intervenir différents acteurs du secteur nucléaire, dont le LR4CU, Laboratoire de Recherche Commun sur le Cycle du Combustible nucléaire et la Chimie de l'Uranium (Orano-Centrale Lille-CNRS-ULille) où se déroulera la thèse.
Les travaux de la thèse se concentreront sur des études à l'échelle laboratoire de l'attaque de la couche d'oxydation dans des milieux sels fondus. Le(a) candidat(e) aura pour mission d'optimiser les paramètres opératoires sur des échantillons inactifs afin de fournir les données nécessaires au développement d'une unité pilote. La méthodologie, déjà éprouvée, s'appuiera sur des analyses chimiques par ICP-AES, structurales par spectroscopie RAMAN et par diffraction des rayons-X, microstructurales par imagerie en microscopies optique et électronique (MEB/EDS) et thermiques par ATG couplées à de la spectrométrie de masse. Afin d'appréhender le comportement des réactifs avec des échantillons irradiés, des essais d'irradiation seront effectués sur le(s) sel(s) sélectionné(s) et le(a) candidat(e) aura recours à des simulants afin de prédire le comportement des contaminants. Enfin, l'aptitude des sels potentiels au cyclage ainsi que la purification du sel retenu des contaminants dissous seront étudiés et une voie de recyclage du bain sera proposée et testée via des essais longue durée.

Contexte de travail

La personne recrutée intégrera le projet R&D Regain financé dans le cadre du PIA4-France-Relance associant Orano-CEA-CNRS-Framatome et dont les objectifs visent à développer des solutions innovantes de réutilisation, de recyclage et de valorisation des matériaux base zirconium de la filière nucléaire. Plus spécifiquement, le candidat ou la candidate recruté(e) travaillera avec les chercheurs et enseignants-chercheurs spécialisés en retraitement par une voie de pyrochimie en milieu aprotique de l'UCCS (Unité de Catalyse et de Chimie du Solide, UMR CNRS 8181). Pour les besoins du projet, le ou la doctorant(e) retenu(e) aura accès à l'ensemble des plateformes de caractérisation des matériaux et au plateau technologique dédié au matériaux du nucléaire de l'Institut Chevreul.

Informations complémentaires

• Diplômé(e) d'une école d'ingénieur généraliste avec une spécialité chimie-procédé ou matériaux ou titulaire d' un Master en chimie ou en science des matériaux de préférence mais les candidat(e)s avec un Master en physique ou en génie des procédés seront également considérés.
• Capacité à travailler au sein d'équipes de recherche aux compétences complémentaires comme de manière autonome
• Avoir de la curiosité, de l'ingéniosité et une ouverture d'esprit sur les autres domaines,
• Avoir une bonne maîtrise de l'anglais pour communiquer sur les résultats à l'écrit comme à l'oral.

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