Nucléation, croissance et propriétés structurales multi-echelle de nanoparticules colloïdales d[...]

Description du sujet de thèse

Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences

Sujets de thèse
Nucléation, Croissance et Propriétés Structurales Multi-Echelle de Nanoparticules Colloïdales d'Oxydes d'Actinides (Pu, U, Th)

Contrat
Thèse

Description de l'offre
Les oxydes nanocristallins possèdent des propriétés physico-chimiques uniques, modulées par leur taille et leur structure locale, les rendant prometteurs pour diverses applications technologiques. Cependant, les nanoparticules d'oxydes d'actinides restent encore peu étudiées, en raison de leur radioactivité et toxicité. Néanmoins, les études qui leur sont consacrées sont grandissantes, motivées par des raisons environnementales ou industrielles, notamment pour leur implication dans les cycles du combustible nucléaire actuels et futurs. Cette thèse cible le plutonium, un élément clé des réacteurs nucléaires. Son comportement en solution est complexe, notamment en raison des réactions d'hydrolyse qui conduisent à la formation de nanoparticules colloïdales de PuO2 extrêmement stables. Bien que ces espèces soient aujourd'hui mieux décrites, les mécanismes conduisant à leur formation restent encore peu explorés.

L'objectif ambitieux de cette thèse est de percer les mécanismes fondamentaux en lien avec la formation de ces nanoparticules en adoptant une approche systématique combinant une large gamme de paramètres expérimentaux. Ceux-ci incluent le milieu de synthèse, la température, la concentration des réactifs, la durée de réaction ou encore l'apport de la sonochimie. L'accent sera mis sur l'étude des étapes de nucléation et de croissance de ces nanoparticules, ainsi que sur leurs propriétés structurales en fonction des conditions physico-chimiques qui influencent leur formation. Des études seront conjointement réalisées à l'ICSM avec les éléments Th, U et Zr en tant qu'analogues et sur l'installation Atalante pour le Pu. Au-delà des techniques usuelles de laboratoire nécessaires à la caractérisation de ces systèmes, des expériences complémentaires seront réalisées sur des lignes synchrotron (SOLEIL et ESRF) afin de caractériser de manière approfondie les propriétés structurales et réactionnelles de ces espèces et de leur précurseur.

Université / école doctorale
Sciences Chimiques Balard (EDSCB) - Montpellier

Localisation du sujet de thèse
Site
Marcoule

Critères candidat
Formation recommandée
Master ou Ingénieur Chimiste avec connaissances en Radiochimie

Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2025

Personne à contacter par le candidat
VIROT Matthieu
CEA
DES/ICSM (DES)
Institut de Chimie Séparative de Marcoule
ICSM UMR 5257 - CEA / CNRS / UM / ENSCM
Site de Marcoule, Bâtiment 426
BP 17171
F-30207 Bagnols sur Cèze Cedex
04 66 33 92 50

Tuteur / Responsable de thèse
VIROT Matthieu
CEA
DES/ICSM (DES)
Institut de Chimie Séparative de Marcoule
ICSM UMR 5257 - CEA / CNRS / UM / ENSCM
Site de Marcoule, Bâtiment 426
BP 17171
F-30207 Bagnols sur Cèze Cedex
04 66 33 92 50

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