Le recyclage des combustibles nucléaires irradiés constitue une mission stratégique du CEA visant à améliorer la durabilité du cycle du combustible et à réduire l’impact des déchets radioactifs. Dans ce contexte, le zirconium est identifié comme l’un des produits de fission les plus problématiques du procédé PUREX en raison de sa chimie complexe en milieu nitrique. Il est impliqué dans des phénomènes de coextraction, de formation de dépôts interfaciaux, de dégradation des performances hydrodynamiques des contacteurs et de diminution des facteurs de décontamination.
La thèse a pour objectif de développer une étape de précipitation sélective du zirconium directement dans le jus de dissolution avant l’extraction liquide-liquide. La question scientifique centrale est de comprendre comment piloter la sélectivité de cette précipitation dans un milieu fortement nitrique et complexe.
L’approche proposée repose sur l’utilisation d'un agent précipitant respectant le principe CHON. Les travaux porteront d’abord sur l’étude de systèmes mono-métalliques puis sur des mélanges représentatifs d’un combustible dissous afin d’identifier les phénomènes de compétition entre éléments.
Les résultats attendus concernent la compréhension des mécanismes de précipitation, l’identification des paramètres gouvernant la sélectivité du procédé et la démonstration d’une élimination quantitative du zirconium sans pertes significatives d’actinides. Cette approche pourrait conduire à un procédé PUREX plus robuste et mieux adapté aux combustibles à haut taux de combustion. Le doctorant développera des compétences à l’interface de la chimie de coordination, de la chimie séparative et du génie des procédés nucléaires, dans un environnement de recherche à fort impact scientifique et industriel disposant d’un parc important de techniques de caractérisation.