Etude du domaine de fonctionnement de proteines aux propriétés extractives de radioéléments
L’objectif de ce travail est de déterminer le domaine de fonctionnement de protéines ayant une forte sélectivité intra lanthanides (III) ou Am(III) sous stress acide et radiatif. Les effets seront quantifiés par l’analyse de l’évolution sous stress des 3 propriétés suivantes : la densité surfacique de protéines, leur changement de configuration structurale lors de leur interaction avec les éléments du block f et leur dégradation. Pour cela le candidat devra préparer deux types de systèmes modèles. Le premier type, des substrats plans de silicium et de germanium, sera dédié aux analyses de surfaces ex situ (pH et irradiation) et in situ (pH), réflectivité des rayons X et des neutrons au laboratoire et sur grands instruments (Institut Laue Langevin), microscopie à force atomique (AFM), et spectroscopie infrarouge en mode réflexion totale atténuée. A partir de ces analyses, la densité surfacique de protéines et à son comportement in situ en présence d’éléments du block f seront déterminés. Le deuxième type de substrat, des billes d’oxydes inorganiques fonctionnalisées par les protéines serviront à déterminer une éventuelle dégradation de celles-ci en solution sous irradiation par l’analyse de la solution par spectrométrie de masse et par analyse de la phase solide par diffusion des rayons X aux petits angles.
Poste Chercheur Postdoctoral - Dosimétrie de faisceux Flash-VHEE pour la radiothérapie
Nous cherchons un(e) ingénieur(e)-chercheur(se) en dosimétrie pour la radiothérapie VHEE. Ce poste de post-doctorat est basé sur la plateforme DOSEO du site CEA Paris-Saclay, Essonne (91).
Le poste est à pourvoir dès que possible.
Dans le cadre d'un projet de radiothérapie innovante, FRATHEA, le laboratoire développe les références primaires de dose absorbée pour des faisceaux d’électrons de très haute énergie (VHEE, > 50 MeV) délivrés à ultra haut débit de dose (FLASH), en vue de leur utilisation en radiothérapie.
La partie dosimétrie du projet vise à établir la traçabilité métrologique des mesures de dose dans ces faisceaux extrêmes, et à assurer le transfert de ces références vers des dosimètres secondaires (chambres d’ionisation, détecteurs diamant, dosimètres chimiques ou radiochromiques, etc.) adaptés à l'environnement clinique.
Normalisation d'essais de corrosion en sels fondus
Les réacteurs à sels fondus représentent une piste prometteuse pour les réacteurs nucléaires de IVe génération en raison notamment de leur sûreté intrinsèque et de la possibilité de réutiliser le combustible usagé des REP. Deux types d’halogénures sont envisagés pour ce concept, à savoir les fluorures et les chlorures. Leur choix est justifié par leurs propriétés thermophysiques ainsi que par leur compatibilité avec les infrastructures déjà existantes.
Malgré leurs nombreux avantages, les sels halogénures – et plus particulièrement chlorures et fluorures – sont très hygroscopiques, menant à une corrosion sévère des matériaux de structure qui est gouvernée par la présence d’impuretés. Afin de comprendre à la fois les mécanismes mis en jeu ainsi que leurs cinétiques, des études de corrosion sont menées à travers le monde à l’échelle des laboratoires. En raison des différents protocoles expérimentaux appliqués ainsi que des moyens expérimentaux variés la littérature est riche mais les données publiées se révèlent disparates rendant impossible la comparaison du comportement des matériaux dans ces milieux à travers différents laboratoires.
Le projet européen ENHARMONY vise à proposer des protocoles pour la purification de ces sels ainsi que pour la conception et la réalisation d’essais de corrosion afin de normaliser ces essais en sels fondus halogénures. Pour ce faire, le comportement de deux alliages commerciaux (316H et IN625) sera étudié dans un sel ternaire chlorure et dans un sel binaire fluorure dans plusieurs laboratoires européens avec les mêmes protocoles expérimentaux.
Le sujet proposé revêt un fort caractère expérimental dans la mesure où le ou la post-doc mènera l’intégralité des essais de corrosion, depuis la purification du sel jusqu’aux analyses post-mortem des échantillons et du sel. Il/elle sera directement impliqué(e) dans le projet en prenant par aux discussions des résultats et aux décisions menant à la mise en place de procédures.
Mesure de données thermodynamiques d’intérêt pour l’extraction des terres rares par calorimétrie Calvet
Le projet TREESURE, collaboration franco-australienne entre le CEA/DES/ICSM et l’entreprise Lynas Rare Earths, vise à optimiser le traitement de minerais de monazite pour l’extraction des terres rares. Dans ce cadre, ce contrat post-doctoral de 18 mois aura pour objectif de déterminer par calorimétrie Calvet les données thermodynamiques clés (Cp, ?rH) aujourd’hui manquantes. L’étude progressera de phosphates et sulfates modèles vers des systèmes multicationiques complexes. Ces minerais simulés, représentatifs de la mine de Mount Weld (Australie), seront ensuite comparés à des concentrés réels fournis par Lynas. Les mesures seront couplées à des caractérisations structurales et physico-chimiques afin de mieux comprendre les mécanismes de conversion sulfurique. Les données obtenues alimenteront directement les modèles industriels développés par Lynas. Ce travail vise ainsi à réduire les consommations d’énergie et d’acide des procédés miniers, tout en maximisant l’efficacité d’extraction des terres rares.
Optimisation de la détermination des rapports isotopiques entre actinides par FXL, TIMS, ICP-MS et spectrométrie alpha pour l’analyse de combustible irradié
L’analyse des combustibles irradiés offre une opportunité unique pour acquérir des données fondamentales et des données nucléaires de base. Leurs caractérisations peuvent être directes sur le solide (oxyde ou gaine) ou après une étape de mise en solution en cellule blindée. Les déterminations demandées sont essentiellement d’ordre isotopique sur les actinides et certains produits de fission. Les études neutroniques requièrent notamment la détermination la plus exacte possible des rapports isotopiques entre actinides, comme par exemple les rapports 236U/237Np, 238U/238Pu, 241Am/238Pu, 242Cm/238Pu, … Ces mesures sont essentiellement réalisées par dilution isotopique suivie d’une mesure par spectrométrie de masse à thermo-ionisation (TIMS). Afin de surmonter les défis liés aux fortes radioactivités des échantillons, l’absence de matériau de référence nécessaire pour mettre en œuvre la dilution isotopique (par exemple pour Np et Cm) et la nécessité de diminuer les incertitudes de mesure, ces expériences nécessitent l’analyse des rapports élémentaires entre actinides (U/Pu, Am/Pu, U/Np, Pu/Np, Cm/Pu, …). Cela permet grâce à la détermination préalable de l’abondance isotopique de pouvoir remonter aux différents rapports isotopiques entre actinides.
Afin de relever ces nouveaux défis, nous recherchons un Ingénieur-Chercheur en chimie analytique H/F. Vous devrez notamment :
- Mettre en œuvre des méthodes d’analyses par spectrométrie de masse et alpha ;
- Mettre en œuvre les mesures par fluorescence X des raies L (FXL), technique non destructive et directement implantée en chaine blindée sur l’installation Atalante ;
- Développer l'expertise du laboratoire sur l’analyse élémentaire des actinides sur du combustible irradié ;
- Assurer le rayonnement scientifique du laboratoire, en valorisant les résultats par la rédaction de publications et la participation aux conférences du domaine d’activité.
Vous êtes titulaire d'un BAC+8 en chimie analytique ou en physique chimiqu
Simulation par la méthode du Phase Field Crystal des mécanismes de ségrégation induite par irradiation aux joints de grains : application aux alliages modèles Fe-Cr
L'objectif principal de ce post-doctorat est de développer, calibrer et appliquer un modèle PFC (champ de phase cristallin) capable de simuler la ségrégation induite par irradiation aux joints de grains dans les alliages modèles Fe-Cr, alliages représentatifs des aciers ferritiques-martensitiques. Les travaux viseront notamment à reproduire la structure atomique des joints de grains et à étudier l'influence de leur orientation cristallographique sur les phénomènes de ségrégation.
Le projet permettra également d'évaluer la pertinence de cette approche comme alternative aux modèles actuels de type champ moyen utilisés pour décrire la SII. Une attention particulière sera portée à la comparaison des propriétés des défauts ponctuels (énergies de formation et de migration des lacunes et des interstitiels) obtenues par la méthode PFC avec celles issues de simulations en dynamique moléculaire (DM).
Nouvelle architecture de pile à combustible (PEMFC) pour le transport lourd décarboné
Ce post-doctorat vise à développer une nouvelle architecture de pile à combustible PEMFC pour décarboner le transport lourd (camions, maritime, ferroviaire, aéronautique). Les PEMFC actuelles nécessitent une hydratation externe pour maintenir leur performance, car leur membrane polymère exige une humidité proche de 100 %. Au-delà de 80 °C, cette gestion de l’eau, en particulier maintenir une hydratation suffisante, devient difficile, limitant leur température de fonctionnement et imposant des systèmes de refroidissement encombrants.
Le CEA a breveté une architecture innovante doublant les entrées/sorties de fluides, permettant un contrôle indépendant des cellules par paires (bicellules). En inversant les gradients thermiques entre anode et cathode, cette approche optimise la circulation interne de l’eau, maximisant son accumulation et réduisant le besoin d’humidificateurs externes. L’objectif est de valider cette architecture via une bicellule instrumentée, opérationnelle d’ici 1 à 2 ans, combinant modélisation, tests expérimentaux et optimisation des paramètres (débits, humidité, pression, gradients thermiques).
Ce projet pourrait aboutir à une nouvelle génération de PEMFC haute température (> 80 °C) sans humidificateur, simplifiant leur intégration dans les applications industrielles. Les résultats pourraient faire l’objet de publications et de brevets.
Développement et mise en œuvre d'une méthode de dosage multi-élémentaire par ablation laser couplée à l'ICPMS pour l'analyse de solides pulvérulents
Les activités du laboratoire d’accueil au sein de la Direction des Applications Militaires (DAM) du CEA portent sur l'expertise de faibles quantités de matière nucléaire. Cette étude vise à développer et mettre en œuvre une méthode de dosage élémentaire dans des solides pulvérulents, basée sur le couplage d’un dispositif d'ablation laser (LA) avec un spectromètre de masse à plasma à couplage inductif (ICPMS). La méthode développée doit couvrir une large gamme de concentrations, des ultra-traces (ng/g) jusqu'aux mineurs et majeurs. La préparation des échantillons sera réalisée par fusion alcaline afin de former des pastilles de verre, assurant une bonne homogénéité spatiale des éléments à doser. Pour certaines applications, jusqu’à une quarantaine d’éléments chimiques seront à doser.
Les mesures seront effectuées à l'aide d'un laser UV ns à 213 nm et d’un ICPMS haute résolution (Thermo-Fisher "Element XR") localisés en zone surveillée. Les échantillons cibles sont des sols marqués et des concentrés miniers d'uranium. Une partie de ce travail se fera en collaboration avec le centre de recherche commun européen (JRC) de Karlsruhe (Allemagne), qui est également équipé d’un couplage LA-ICPMS multi-collection (Thermo-Fisher "Neoma").
Protocoles d'extraction pour l'analyse de composés organiques par GC-Orbitrap appliquée à des matrices du nucléaire
L'analyse des polluants organiques polychlorobiphényles (PCB),hydrocarbures aromatiques polycycliques et autres composés organiques persitants repose sur la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS), technique de référence pour leur identification et leur quantification. Cependant, les matrices complexes issues du secteur nucléaire (boues, suies, cendres, sols, bétons, etc.) nécessitent des protocoles de préparation adaptés afin de garantir la fiabilité des analyses. Les interactions entre les contaminants et la matrice solide peuvent notamment limiter l'efficacité de l'extraction.
Ce projet a pour objectif de développer et de valider des protocoles d'extraction robustes pour l'analyse de ces contaminants par GC-Orbitrap haute résolution. Après une étude bibliographique, le candidat définira une stratégie expérimentale, comparera différentes méthodes de préparation d'échantillons et d'extraction, puis validera les protocoles retenus avant leur application à des matrices représentatives du domaine nucléaire.
Le postdoctorat se déroulera au sein de l'Institut de Recherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Énergie bas carbone (IRESNE) du CEA Cadarache. Ce stage permettra au candidat d'acquérir une expertise en chimie analytique appliquée aux matrices complexes, en développant des compétences en préparation d'échantillons, extraction de contaminants organiques et analyses par GC-Orbitrap. Il sera amené à concevoir et valider des protocoles analytiques innovants, tout en se familiarisant avec les problématiques spécifiques des matrices issues du secteur nucléaire. Le candidat développera également des compétences en traitement et interprétation de données analytiques, en validation de méthodes, ainsi qu'en valorisation scientifique des résultats au travers de la rédaction de publications et de communications scientifiques.
Etude de la fragilisation et de la fatigue thermique d'aciers inoxydables
Afin d’étudier le comportement des matériaux nucléaires sous sollicitations dynamiques, le CEA Valduc souhaite se doter d’un nouveau moyen intégré en boîte à gants. Dans cet objectif, une collaboration avec le CEA GRAMAT et un industriel spécialiste du domaine a été mise en place. Lors des expériences conduites avec ce moyen, certains constituants sont soumis à des températures très élevées se présence d'hydrogène gazeux pendant des temps très brefs.
Dans un premier temps, différentes nuances d'aciers austénitiques ont été testées dans ces conditions pénalisantes et un prototype a été commandé et réceptionné sur le site de l'industriel.
L'étude comporte trois objectifs. Le premier réside dans l'acquisition de nouvelles données expérimentales mécaniques et microstructurales à l'échelle micrométrique à partir des lots d'aciers précédemment exposés, tandis que le second concerne l'analyse microstructurale de la fatigue thermique. Enfin, le troisième et dernier objectif est l'intégration de ces nouvelles données dans un outil numérique de simulation d'évolution microstructurale visant à reproduire l'effet global du vieillissement, en cycle thermique et de pression en couplant par exemple des codes de type CALPHAD et l'utilisation de codes multiphysiques de type COMSOL.
Les travaux se dérouleront suivant les trois volets menés en parallèle. Il sera également demandé au(à la) post-doctorant(e) en charge de cette étude de :
- participer à la mise en place et au suivi de collaborations avec des acteurs reconnus dans les domaines de la fragilisation, de la fatigue thermique et de l'analyse microstructurale,
- synthétiser et publier, dans la mesure du possible, les résultats obtenus sous formes de différents documents et de publications dans des journaux internationaux ou communications en congrès