Dans un souci d’économie des ressources en uranium et de stabilisation de son inventaire en plutonium, la France étudie la possibilité de généraliser l’emploi des combustibles à base d’oxyde mixte d’uranium et de plutonium (MOX) au sein de son parc électronucléaire. Ce scénario impliquerait de faire évoluer l’outil industriel existant pour permettre le traitement des assemblages de MOX irradiés à cadence industrielle, et de rendre ainsi possible le multi-recyclage du plutonium. Relever ce défi nécessite le développement de procédés innovants, dont les bases scientifiques sont à construire.
L’oxydation des MOX irradiés via un traitement thermique oxydant pourrait permettre de lever l’un des verrous technologiques identifiés, qui réside dans la séparation du combustible de sa gaine métallique en amont de l’étape de dissolution. Il n’existe toutefois à l’heure actuelle que peu de données sur l’oxydation des oxydes (U,Pu)O2 et encore moins sur l’impact des produits de fission et des propriétés microstructurales. L’objectif de cette thèse est de contribuer à combler ces lacunes. Pour cela l’étudiant(e) retenu(e) étudiera des échantillons (U,Pu)O2 présentant une microstructure identique aux combustibles MOX industriels ainsi que des échantillons (U,Pu)O2 dopés en produits de fission, qui simulent les combustibles irradiés comme montré par une thèse en cours dans le laboratoire. Les travaux expérimentaux s’appuieront majoritairement sur la réalisation d’expérimentations d’oxydation en température couplées à des analyses in situ et multi-échelle utilisant des techniques de laboratoire et le rayonnement synchrotron. Ces résultats permettront d’obtenir une description phénoménologique de l’impact des produits de fissions, de la pO2, de la température et de la durée du traitement thermique sur les mécanismes d’oxydation des combustibles MOX irradiés.
A l’issue de cette thèse, le(la) candidat(e), de formation initiale en physico-chimie des matériaux, maitrisera un large panel de techniques expérimentales. Ces compétences lui ouvriront de nombreuses perspectives professionnelles tant dans la recherche académique qu’en R&D industrielle, que ce soit dans le secteur du nucléaire que dans d’autre domaines.