Les webinaires du GDR

Reprise des webinaires du GDR !

Retrouvez-nous tous les deux mois le premier vendredi du mois pour 1h dès 11h pour écouter les doctorants et post-doctorants de nos labos nous parler de leurs recherches !

Format (sur zoom):

• • • 11h: quelques nouvelles du GDR
    • 11h15: 30' de webinaire
    • 11h45: 15' de discussion

• Vendredi 6 décembre 2024 11h : Ewen Auffret (UCCS) "Recyclage des gaines de combustible nucléaire"
  • Résumé :
  • Lien zoom

• Vendredi 7 juin 2024 11h: Mathis Hitier (IJCLab) "Impact de l’irradiation sur la dissolution des pastilles frittées de UO2, UThO2 et UNdO2 "
  
  • Résumé:
    

    Le recyclage du combustible nucléaire usé nécessite la dissolution des oxydes d’actinides (UO2 et UPuO2). L’objectif de la thèse est de comprendre comment le vieillissement, induit par le ralentissement des produits de fission dans la céramique, impacte les performances de la dissolution, et ce, en fonction de la composition du combustible. L’exposé présente une étude multiparamétrique permettant d’identifier et de hiérarchiser les mécanismes du ralentissement (électronique ou nucléaire) et les paramètres chimiques (température et acidité) sur le taux de dissolution.

  • Lien zoom

• Vendredi 26 janvier 2024 11h: Romain Stefanelli (INC) "Approche mécanistique en radioécologie : processus d'accumulation de radionucléides dans les mollusques bivalves"
  
  • Résumé:
    

    Les incidents nucléaires, à l'instar de Fukushima en 2011, soulèvent des préoccupations d'ordre géopolitique, économique et d’acceptation publique. Les océans servent de réceptacle aux pollutions terrestres, notamment aux radionucléides d'origine naturelle et d'origine anthropogénique (issus des essais nucléaires et des rejets nucléaires industriels). Certains organismes marins, notamment les moules, ont la capacité d'accumuler ces radionucléides. Au cours de cette thèse, deux radionucléides ont été examinés : le ⁶⁰Co, un émetteur gamma provenant de l’activation dans les centrales nucléaires, et l'uranium, un actinide naturellement présent dans le milieu marin, servant de modèle pour les actinides lourds. Cette thèse a permis d'associer quantification, imagerie et spéciation pour mieux comprendre le transfert de l'uranium et du cobalt chez les mollusques bivalves.

• Vendredi 1er décembre 2023 11h: Hugo Pitois (LPSC) "Eléments de conception pour un réacteur à sels fondus : exemple d'un incinérateur à couverture fertile"
  
  • Résumé:
    

    Dans la perspective de gestion des combustibles usés générés par le parc de REP et de déploiement important de nouveaux réacteurs, la technologie des réacteurs à sels fondus (RSF) montre des caractéristiques très prometteuses (en termes de sûreté notamment).
    Cette présentation porte sur des éléments de préconception pour les RSF à spectre neutronique rapide et la traduction d'un cahier des charges (incinération d'actinides mineurs, surgénération, ...) en choix techniques en tenant compte des spécificités du combustible liquide circulant. L'objet utilisé à titre d'exemple est un petit réacteur (300MWth) innovant à coeur incinérateur en cycle U/Pu à sels chlorures, équipé de couvertures fertiles thoriées.

  • Lien zoom

• Vendredi 6 octobre 2023 11h: Tamara Shaaban (PhLAM)  "Effect of inorganic ligands on Pa5+ and PaO3+ relative stabilities: a computational study"
  
  • Résumé:
    

    A better understanding of the physical and chemical properties of actinide complexes in the solvated phase, i.e., their speciation, the nature of chemical bonds between actinides and their environment, their thermodynamic and spectroscopic properties, can have direct implications on societal and industrial applications. A key parameter is thus the coordination mechanism with ligands that acts strongly on many properties such as thermodynamics, optical or magnetism ones. Among the actinides, protactinium (Z=91) keeps on being specific because, depending on its oxidation state it can behave as ‘’f element” (Pa(VI)) or “d element” (Pa(V)) which is dominating. Pa(V) can exist in solution as Pa⁵⁺ and in some specific solutions it will form PaO³⁺, but apparently it does not form the actinyl moiety PaO₂⁺ which is not the case of their heavier neighbours uranium, neptunium and plutonium. However, experimental characterization of Pa(V) and Pa(IV) is challenging because they have high tendency towards hydrolysis, polymerization and sorption on any solid.

    In this work, with the use of the state-of-the-art quantum calculations, we investigate the two possible forms of Pa(V), namely PaO³⁺ and Pa⁵⁺ and the influence of coordinated ligands in order to determine the suitable experimental conditions to tune their relative stability. For that we consider two different stoichiometrically equivalent complexes PaO(OH)₂(X)(H₂O) and Pa(OH)₄(X) where X=OH^-, F^-, Cl^-, Br^-, I^-, NO₃^-, SCN^-, C₂O₄^2- and SO₄^2- and compare their relative stabilities.

• Vendredi 5 mai 2023 11h: Caroline Denier (CEMHTI)  "Détermination et modélisation de propriétés thermophysiques du corium pour des applications accidents graves"
  
  • Résumé:
    Lors d’un accident grave de réacteur nucléaire, la fusion du cœur du réacteur à très haute température (T>2000°C) mène à la formation de corium. De nombreux phénomènes multiphysiques peuvent se produire durant un accident grave, impliquant des mécanismes complexes dont certains restent à ce jour partiellement compris et reproduits par les différents codes accidents graves. Un moyen de réduire les écarts entre les codes est d’améliorer les connaissances sur leurs données d’entrée que sont les propriétés thermophysiques du corium (tension de surface, masse volumique et viscosité). Peu de données expérimentales existent actuellement en ce qui concerne le corium liquide en raison des difficultés rencontrées pour effectuer des mesures à des températures élevées. Les objectifs de ce travail de thèse sont d’obtenir de nouvelles mesures de ces propriétés, d’établir des lois d’évolution et de déterminer les incertitudes associées. L’approche expérimentale est basée sur l’utilisation de deux méthodes complémentaires, la lévitation aérodynamique et la pression maximale de bulle, pour mesurer les propriétés thermophysiques du corium en cuve U-Zr-O. Lors de ce séminaire, les méthodes utilisées seront détaillées et les principaux résultats obtenus seront présentés.

• Vendredi 3 mars 2023 11h: Sara Koubeissy (LaMcube) "Les géopolymères sont-ils une bonne alternative au béton dans le processus de gestion des déchets nucléaires ?"
  
  • Résumé:
    

    Reactor confinement, cooling towers, spent fuel pools, basement raft, …, and operation buildings do use reinforced concrete as basic material. For low and intermediate level wastes (LLW and ILW), Ordinary Portland Cements (OPC) are used as they present the best mixtures for the cementation of the concentrates. From durability point of view, Portland cements are prone to carbonation which cause long term problems. However, recent studies show that geopolymers (discovered from early 1970s) can encapsulate larger volume of liquid wastes and are more durable. In this presentation, a comparison between OPC and Geopolymers will show if geopolymers are a good alternative for OPC in waste management based on latest studies.

• Vendredi 6 janvier 2023 11h: Wilken Aldair Misael (PhLAM) "Applications of Quantum Chemistry Methods for the simulation of light-matter interaction in the X-ray regime for actinide species"
  
  • Résumé:
    

    Uranium and plutonium are employed as the main fuel in nuclear plants. The challenges associated with the handling of nuclear waste and fate of fission products in the environment mean that research on efficient extraction and capture methods, as well as characterization methods of actinide-containing compounds is of great societal importance. With respect to their characterization, when compared to the rest of the periodic table, the electronic structure of these compounds is often still poorly understood, and, hence, valence- and core-level spectroscopic techniques are prone to shed light into this subject. With substantial gain in popularity in the past few decades, synchrotron-based X-ray spectroscopies enables the use of elemental and environmental sensitive techniques in order to probe the electronic structure of complex systems. These experiments can be complemented or even predicted when robust theoretical models capable of describing the electronic structure of complex systems in the ground and excited states are employed. In this talk I will discuss our current work on employing ab initio eletronic structure methods in the simulation of light-matter interaction in the X-ray regime, which are of great interest to complement measurements of ionization and absorption energies of actinide-containing compounds.

• Mardi 1er juin 2021 11h: Shangyao Guo (IPHC) "Etudes de la spéciation de l’uranium(VI) aux interfaces argile-eau appliquées au stockage de déchets radioactifs : Analyses in-situ par spectroscopie FTIR-RTA"
  • Résumé: Le WP FUTURE « fundamental understanding of radionuclide retention » de l’EJP EURAD « european joint programme on radioactive waste management » vise à acquérir des connaissances indispensables à la mise en œuvre d’une gestion sûre et à long terme du stockage de déchets radioactifs dans des formations géologiques profondes, notamment, sur la mobilité et la rétention de radionucléides (RN) dans des roches argileuses. Dans ce cadre, un défi scientifique et technique est d’acquérir des données de spectroscopie in-situ sur la spéciation de l’uranium(VI) à faible concentration à l’interface argile-eau, en présence de ligands inorganiques. Ce webminaire illustrera l’apport d’une technique de spéciation de surface avancée, à savoir, la spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier et à Réflexion Totale Atténuée (FTIR-RTA), par des données obtenues lors d’expériences de suivi in-situ de l’interface argile-eau au cours de processus de (co)sorption de l’uranium(VI) et des ions phosphate.

• Vendredi 7 mai 2021 11h: Jules Goethals (Subatech) "Étude cristallochimique de pérovskites pour le stockage de déchets radioactifs"
  • Résumé:
    La structure pérovskite (ABX3) a fait l'objet de nombreuses études ces dernières décennies. Les  matériaux présentant cette structure peuvent notamment être utilisés en tant que condensateurs, matériaux pour les piles à combustible, catalyseurs, analogues à la pérovskite mantellique (Bridgemanite), cellules photovoltaïques ou encore comme matériaux de confinement des déchets nucléaires de haute activité. Dans le cadre de ces travaux, l'analyse de l'incorporation de terres rares trivalentes (simulant des actinides) dans  des pérovskites calciques a été étudiée par une approche multi-techniques, combinant la diffraction des rayons X (poudres, monocristaux), la spectroscopie Raman et la microsonde électronique. Cette étude cristallochimique a révélé un mécanisme original d'incorporation de terres rares trivalentes dans ces structures, impliquant la substitution du calcium par la terre rare en site A, avec migration du calcium en site B pour compenser les charges. A notre connaissance, ce type de mécanisme n'avait jamais été reporté dans la littérature auparavant. Pour illustrer ce mécanisme, le cas de l'incorporation de Nd3+ dans la pérovskite CaSnO3 sera présenté.
    

• Mardi 6 avril 2021 11h: Eleonora Abi Rached (CEA/DES/ISEC/DMRC/SPTC/LDCI Marcoule, UCCS) "Molybdates de zirconium issus du recyclage du combustible usé : structures et mécanismes de précipitation"
  
  • Résumé:
    

    Durant le recyclage du combustible nucléaire usé et plus précisément lors de sa dissolution dans l'acide nitrique à chaud, un solide secondaire se forme et conduit à l’apparition d’importants dépôts sur les parois des équipements de dissolution. Un programme d’étude a été lancé conjointement par Orano et par le CEA Marcoule dans le but de comprendre ce phénomène et de proposer des solutions visant à limiter voire empêcher la formation des dépôts qui interfèrent avec le bon fonctionnement du processus de dissolution. La caractérisation des propriétés du solide, la vitesse de formation du précipité et la caractérisation des espèces impliquées en solution, ont constitué les trois grands axes de ce programme de recherche. La communication adressée à ce séminaire abordera plus spécifiquement l’étude des solides et des clusters formés dès les premiers instants de la précipitation par SAXS (Small Angle X-ray Scattering).

• Vendredi 5 mars 2021 11h: Laetitia Medyk (CEA/DEN/DMRC/SASP/LMAT, CEMHTI) "Développement de la spectroscopie Raman en boites à gants pour l’étude microstructurale des combustibles nucléaires"
  • Résumé:

    Les combustibles pour les futurs réacteurs nucléaires de génération IV à neutrons rapides caloportés au sodium sont des pastilles d’oxyde mixtes (U,Pu)O_2-x. Par rapport à ceux actuellement utilisés dans les REP ou EPR, ces matériaux contiennent une teneur en plutonium plus élevée, 35 > Pu/(U+Pu) > 20 mol.%, doivent être sous-stœchiométriques en oxygène et donc posséder un rapport O/M (M=U+Pu) inférieur à 2,00. L’impact de ces caractéristiques sur la microstructure doit ainsi être étudié, notamment pour des rapports O/M inférieurs à 1,98. En effet, dans ces conditions, une lacune de miscibilité rendant le matériau biphasique apparaît. La spectroscopie Raman, sensible aux variations de symétrie locale, pourrait être un outil prometteur afin d’obtenir et d’étudier les propriétés des combustibles (U,Pu)O_2-x telles que la teneur en Pu/(U+Pu), la stœchiométrie en oxygène et la présence de défauts structuraux associés. De plus, lorsque le spectromètre est couplé à un microscope, ces informations seraient obtenues à l’échelle du micromètre et permettraient ainsi d’imager les variations à une taille inférieure à celles de grains de la céramique.

    Dans ce travail, la microscopie Raman pour l’étude des propriétés physico-chimique des combustibles a été développé et les avancées dans la caractérisation des pastilles (U,Pu)O₂ seront donc présentées.

• Mardi 2 février 2021 11h: Carole Chatel (CEA/DES/IRESNE /DER/SPRC/LEPh) "Investigation de la structure nucléaire du noyau fissionnant par spectroscopie neutronique"
  
  • Résumé:

    L’évolution des codes de calculs de neutronique les a rendus de plus en plus précis : les incertitudes dépendent de plus en plus de la précision des données nucléaires utilisées. Il devient donc indispensable d’améliorer leur connaissance expérimentale et théorique. On s’intéresse ici à la section efficace de fission du ²⁴²Pu, isotope fertile. Celle-ci a la particularité de posséder un seuil en énergie neutron en dessous duquel la section efficace est très faible. Cette thèse s’intéresse particulièrement à la structure résonante autour de 1 MeV. Pour cela, il faut se rappeler que la théorie repose encore sur les données expérimentales. La technique standard pour déterminer une section efficace de fission est de la mesurer en rapport à une autre section efficace de fission mieux connue (standard secondaire). Les structures de la section efficace mesurée peuvent alors être corrélées à celles de la référence. Le CENBG (Bordeaux) a alors décidé de choisir la section efficace de la réaction H(n,n)p, bien mieux connue (standard primaire) pour mesurer la section efficace de fission du ²⁴²Pu. Quantifier le flux neutronique dans cette expérience consiste à dénombrer précisément le nombre de protons de recul émis par un échantillon hydrogéné d’épaisseur choisie soumis au flux neutronique. Il est alors indispensable d’utiliser un détecteur à proton de recul. Au-dessus de 1 MeV, l’utilisation d’une voire deux jonctions silicium est totalement adéquate. Mais ce dispositif est inadapté aux plus basses énergies neutrons lorsque de très nombreux gamma et électrons engendrent un bruit parasite rédhibitoire. Il a alors été décidé de développer un Détecteur Gazeux à Protons de Recul (DGPR), insensible au bruit des gamma/électrons, pour mesurer la section efficace de fission du ²⁴²Pu à partir de 200 keV. Dans ce séminaire, je vous parlerai de la section efficace de fission avec l’explication théorique de sa structure puis nous verrons les techniques expérimentales et le développement du détecteur gazeux à protons de recul.

• Vendredi 8 janvier 2021 11h: Philippe Martinet (IP2I) "Effets de la radiolyse induite par des protons aux interfaces : Application au cas d'un acier inoxydable en milieu Na2SO4"

• • Résumé: 

    En réacteur, des éléments en acier inoxydable subissent la radiolyse de l’eau, générée par l’irradiation ambiante, ainsi que des frottements périodiques endommageant la couche d’oxyde protectrice à la surface de l’acier. Les phénomènes d’usure en réacteurs sont bien maîtrisés, mais il reste important de mieux comprendre les mécanismes synergiques entre ces différents processus et de les décorréler de manière contrôlée à partir d’un système simplifié. Afin de mener cette recherche à caractère fondamental, un dispositif expérimental issu d’une collaboration entre les groupes CorrIS (MatéIS INSA Lyon) et ACE (IP2I Lyon) a été développé. Ce dispositif comporte un montage à trois électrodes, ainsi qu’un pion de frottement instrumenté. Installé en ligne sur un accélérateur, il permet de générer la radiolyse par des protons à l’interface entre une solution de Na₂SO₄ et un échantillon d’acier 316L. Les résultats des mesures électrochimiques et en particulier celles obtenues par Spectroscopie d’Impédance Electrochimique (SIE) sont combinées à la simulation de la radiolyse à l’interface, réalisée grâce au logiciel CHEMSIMUL. Ces résultats conduisent à proposer un mécanisme d’action des radicaux sur le film passif.

• Mardi 1er décembre 2020 11h: Yahaya Hassan-Loni (Subatech) "Une approche intégrée pour identifier l'origine des contaminations radioactives dans l’environnement autour d’une ancienne mine d'uranium (Rophin, France)"
  

• • Résumé: Les activités minières soulèvent des préoccupations environnementales en raison du rejet d'éléments toxiques et/ou radioactifs. Leur gestion à long terme nécessite donc une connaissance des événements passés couplée à une bonne compréhension des mécanismes géochimiques régulant la mobilité des éléments résiduels. Un programme de recherche a été initié pour étudier un écosystème situé dans un petit bassin versant dont le réseau hydrographique traverse une ancienne mine d’uranium et une zone de stockage « ICPE » (Installation Classée pour la Protection de l’Environnement) comportant plus de 30 000 t de résidus de traitement de minerai (site de Rophin, Puy de Dôme). Plusieurs approches complémentaires, l’analyse des archives documentaires et sédimentaires du site, analyse radiologique et chimique des carottes de sol et une étude dendrochronologie ont été développées pour caractériser l’origine de la contamination observée dans la zone humide (ZH).

• Vendredi 6 novembre 2020 11h: Gabin Mantulet (LPSC-GAEL) "La contribution des gaz renouvelables à la décarbonation des systèmes énergétiques"

• • Résumé: L’utilisation de gaz produit à partir d'énergies décarbonées et appelé « gaz vert » peut compléter l'offre d'énergie renouvelable et diminuer l’usage du gaz fossile. Le travail mené utilise un modèle de prospective long terme nommé POLES (Prospective Outlook on Long-term Energy Systems). Les résultats montrent que les technologies de gaz renouvelables jouent un rôle dans la transition énergétique en permettant de doubler la production de gaz dans la seconde partie du XXIème siècle et de décarboner les secteurs du transport, de l’industrie et de la production électrique. Néanmoins, plusieurs trajectoires de développement existent, en fonction du contexte local, tant au niveau de la ressource disponible que des incitations et programmes politiques mis en place pour promouvoir le déploiement des gaz verts.