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Etude de la fusion décontaminante de gaines de combustibles nucléaires en fin de vie

Chimie physique et électrochimie Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux Physique de l’état condensé, chimie et nanosciences

Résumé du sujet

Actuellement, en France, les gaines des combustibles UOx sont constituées d’alliages base zirconium et étain ou niobium. A l’issue de l’utilisation des combustibles nucléaires en réacteur, les gaines des combustibles contaminées en actinides (An), en produits de fission (PF) ainsi qu’en produits d’activation (PA) sont entreposées en attente de leur stockage en site géologique.

Il est envisagé de décontaminer ces gaines, une fois le combustible usé enlevé, pour les rendre moins radioactives, dans le but de les décatégoriser.

Des études sur des gaines radioactives ont montré que l’utilisation d’un laitier à base de fluorure permettait une décontamination en An et PF vers le laitier. Le verrou scientifique réside dans la décontamination en PA, et plus précisément dans l’étape préalable de séparation Zr/Nb.

De plus, la gestion des laitiers fluorures peut être pénalisante du fait de la forte tendance du fluor à la corrosion. L’utilisation de laitiers oxydes serait une voie alternative à privilégier, constituant le deuxième challenge de ce sujet de recherche.

L’objectif du post-doctorat sera de formuler des laitiers fluorures et/ou oxydes capables de décontaminer l’alliage de Zr, avec un focus particulier sur la séparation Zr/Nb .

Les expériences (en laboratoire non radioactif) se baseront sur une revue de la littérature réalisée par le/la post-doc et s’appuieront sur les résultats des calculs thermodynamiques effectués au LM2T du CEA Saclay.

Les missions du post-doctorat seront d’élaborer des laitiers selon les conditions opératoires à définir (composition, température), de les caractériser via des analyses physico-chimiques (MEB/EDS, DRX, ATD/ATG), d’estimer le facteur de décontamination en présence de tronçons de gaines et d’optimiser si besoin les interactions aux interfaces et/ou leur composition chimique.

Laboratoire

Département de recherche sur les technologies pour l’enrichissement, le démantèlement et les déchets
Service d’études de vitrification et procédés hautes températures
Laboratoire d’études et de développement de matrices de conditionnement
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