Le/le candidat(e) travaillera dans le pôle Energie et Environnement de IJCLab, dans une équipe de recherche constituée de trois chercheurs, Sylvie Delpech (DR), Céline Cannes (CR) et Davide Rodrigues (IR), dans le cadre d’un projet national, ISAC (Innovative System for Actinides Conversion) coordonné par le CEA et financé par France 2030. Ce projet propose pour la gestion des déchets nucléaires à vie longue la transmutation de l’américium en réacteur à sels fondus (RSF) pour réduire la quantité d’actinides en stockage géologique profond. Des études expérimentales à l’échelle laboratoire concernent la chimie des sels fondus, le traitement/recyclage du sel combustible usé, la corrosion des matériaux de structure et des études de scénarios sont réalisées pour déterminer l’inventaire et le type de déchets à stocker.
Il est essentiel d’acquérir des données sur la chimie des produits de fission formés dans le réacteur à sel fondu pour proposer des voies de traitement du sel usé. Les diagrammes thermodynamiques potentiel-oxoacidité des éléments sont calculés pour évaluer la forme chimique et l’état physique des produits de fission dans le domaine de stabilité du milieu. Des études expérimentales, qui prennent en compte la solvatation des éléments par le milieu, sont nécessaires pour confirmer les prévisions thermodynamiques. Ces études sont réalisées principalement par électrochimie, mais aussi par ICP/AES, ATG/DSC, micro-chromatographie gazeuse ou DRX.
Dans un réacteur à sels chlorures fondus, par capture neutronique, le 35Cl peut produire du 36Cl dont la période est de 300 000 ans. Cet isotope est un poison neutronique, il produit du 35S qui est un agent corrosif pour les structures métalliques. Afin de limiter la formation de 36Cl, le chlore du combustible est enrichi en chlore 37, ce qui permet de limiter les phénomènes de corrosion et d’augmenter la performance du réacteur. Dans les étapes de traitement du sel, il est donc essentiel de prévoir une étape de recyclage du chlore enrichi (37Cl). Actuellement, il est prévu, après dissolution dans l’acide nitrique du sel usé, de précipiter les chlorures sous la forme de chlorure d’argent. Les chlorures sont ensuite recyclés par électrolyse de AgCl formé. Il s’agit de définir les conditions d’électrolyse.
Activités
Le/la candidat(e) contribuera en particulier aux points suivants :
• Déterminer par calculs thermodynamiques l’état physique de certains produits de fission (liquide, solide, gazeux) dans les sels chlorures considérés.
• Etudier dans les sels considérés les propriétés redox de ces éléments (degrés d’oxydation stables, potentiels redox).
• Acquérir des données sur la solvatation des éléments selon la composition du sel.
• Définir les conditions expérimentales pour le recyclage du chlore.
• Participer aux réunions de travail du projet ISAC. Présentation orale des résultats obtenus.
• Participer à la rédaction des livrables du projet ISAC.
• Publier les résultats dans des revues scientifiques et présenter ces résultats dans des congrès nationaux et internationaux.
Compétences
Le/la candidat(e) devra être titulaire d’un diplôme de master ou d’école d’ingénieur dans le domaine de l’électrochimie, chimie des matériaux ou chimie analytique. Le poste nécessite de solides connaissances de chimie en solution aqueuse ou non-aqueuse, électrochimie, calculs thermodynamiques et une formation solide en chimiste expérimentateur. Il serait intéressant que le/la candidat(e) ait des connaissances sur les réacteurs à sels fondus et plus particulièrement sur la chimie des sels fondus.
Le/la candidat(e) devra aussi avoir de bonnes aptitudes de communication orale et écrite (en français ET en anglais) pour présenter ses résultats au cours des réunions de travail et dans des congrès internationaux ainsi que pour rédiger les rapports et les articles dans des revues scientifiques. Nous recherchons un candidat dynamique rapidement autonome qui saura s’impliquer dans son projet, avec une forte motivation pour développer des compétences dans le domaine de la chimie des sels fondus. De plus, le/la candidat(e) devra être apte à travailler en équipe en utilisant les différentes techniques mises à disposition pour mener à bien son projet.
Contexte de travail
Le laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie est un laboratoire de physique sous tutelle du CNRS, de l'Université Paris-Saclay et de l'Université de Paris, créé en 2020 de la fusion de cinq UMR situées sur le campus universitaire d'Orsay : le Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (CSNSM), le laboratoire d'Imagerie et modélisation en neurobiologie et cancérologie (IMNC), l'Institut de physique nucléaire d'Orsay (IPNO), le Laboratoire de l'accélérateur linéaire (LAL) et le Laboratoire de physique théorique (LPT).
Les thèmes de recherche du laboratoire sont la physique nucléaire, la physique des hautes énergies, les astroparticules et la cosmologie, la physique théorique, les accélérateurs et les détecteurs de particules ainsi que les recherches et développements techniques et applications associées pour l'énergie, la santé et l'environnement. La structure dispose de capacités techniques très importantes (environ 280 ingénieurs et techniciens) dans tous les grands domaines requis pour concevoir, mettre au point et en œuvre les dispositifs expérimentaux nécessaires à son activité scientifique : mécanique, électronique, informatique, instrumentation, techniques d'accélération, techniques de la biologie, radiochimie et physique et chimie pour l'énergie nucléaire. Ces forces techniques représentent un atout de premier plan pour la conception, le développement et l'utilisation des instruments nécessaires (accélérateurs et détecteurs). La présence des infrastructures de recherche et des plateformes technologiques rassemblées sur le site du laboratoire constitue également un atout majeur.
Ce contrat sera effectué dans le cadre du projet ISAC. Le laboratoire IJCLab dispose de plateformes expérimentales adaptées ayant permis le développement de nombreux projets dans le domaine de la chimie des sels fondus. Peuvent être citées en exemple, les études de la chimie et le retraitement des sels fondus (fluorures et chlorures) dans le contexte des réacteurs à sels fondus à spectre rapide, le traitement pyrochimique du combustible solide, la chimie de sels caloporteurs à base de nitrates fondus pour les réacteurs rapides sodium ou les centrales solaires à concentration, la nitruration des aciers bas carbone en milieux carbonates fondus ou la dissolution des déchets métalliques pulvérulents dans les hydroxydes fondus. Cette solide expérience sur la chimie des sels fondus a été acquise dans le cadre de nombreuses études en collaboration avec le CEA, Andra, Orano, et au travers de plusieurs projets européens.
Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Le laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie est un laboratoire de physique sous tutelle du CNRS, de l'Université Paris-Saclay et de l'Université de Paris, créé en 2020 de la fusion de cinq UMR situées sur le campus universitaire d'Orsay : le Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (CSNSM), le laboratoire d'Imagerie et modélisation en neurobiologie et cancérologie (IMNC), l'Institut de physique nucléaire d'Orsay (IPNO), le Laboratoire de l'accélérateur linéaire (LAL) et le Laboratoire de physique théorique (LPT).
Les thèmes de recherche du laboratoire sont la physique nucléaire, la physique des hautes énergies, les astroparticules et la cosmologie, la physique théorique, les accélérateurs et les détecteurs de particules ainsi que les recherches et développements techniques et applications associées pour l'énergie, la santé et l'environnement. La structure dispose de capacités techniques très importantes (environ 280 ingénieurs et techniciens) dans tous les grands domaines requis pour concevoir, mettre au point et en œuvre les dispositifs expérimentaux nécessaires à son activité scientifique : mécanique, électronique, informatique, instrumentation, techniques d'accélération, techniques de la biologie, radiochimie et physique et chimie pour l'énergie nucléaire. Ces forces techniques représentent un atout de premier plan pour la conception, le développement et l'utilisation des instruments nécessaires (accélérateurs et détecteurs). La présence des infrastructures de recherche et des plateformes technologiques rassemblées sur le site du laboratoire constitue également un atout majeur.
Ce contrat sera effectué dans le cadre du projet ISAC. Le laboratoire IJCLab dispose de plateformes expérimentales adaptées ayant permis le développement de nombreux projets dans le domaine de la chimie des sels fondus. Peuvent être citées en exemple, les études de la chimie et le retraitement des sels fondus (fluorures et chlorures) dans le contexte des réacteurs à sels fondus à spectre rapide, le traitement pyrochimique du combustible solide, la chimie de sels caloporteurs à base de nitrates fondus pour les réacteurs rapides sodium ou les centrales solaires à concentration, la nitruration des aciers bas carbone en milieux carbonates fondus ou la dissolution des déchets métalliques pulvérulents dans les hydroxydes fondus. Cette solide expérience sur la chimie des sels fondus a été acquise dans le cadre de nombreuses études en collaboration avec le CEA, Andra, Orano, et au travers de plusieurs projets européens.
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