{"id":412,"date":"2024-03-22T09:02:48","date_gmt":"2024-03-22T08:02:48","guid":{"rendered":"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/?page_id=412"},"modified":"2025-03-06T11:10:22","modified_gmt":"2025-03-06T10:10:22","slug":"plateforme-fest","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/?page_id=412","title":{"rendered":"Plateforme FEST"},"content":{"rendered":"\n\n\t\t\t\t<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/DSF3484_2-1536x1024.jpg\" alt=\"_DSF3484_2\" itemprop=\"image\" height=\"1024\" width=\"1536\" title=\"_DSF3484_2\" onerror=\"this.style.display='none'\"  \/>\n\t<em>\u00a9 Jxxx<br \/>\n<\/em>\n<h2>\n\t\tPlateforme FEST\n\t<\/h2>\n\t<p><em>5 f\u00e9vrier 2024<\/em><\/p>\n\t<h4>Les \u00e9tudes de syst\u00e8mes complexes impliquant des r\u00e9actions nucl\u00e9aires dans un milieu fluide ou solide avec des transferts d&rsquo;\u00e9nergie et de masse, des changements de phases et des r\u00e9actions chimiques, s&rsquo;appuient sur deux volets :\n<p>&#8211; des d\u00e9veloppements num\u00e9riques seuls capables de prendre en compte la totalit\u00e9 des ph\u00e9nom\u00e8nes physiques<\/p>\n&#8211; des d\u00e9veloppements exp\u00e9rimentaux con\u00e7us pour valider certains aspects des mod\u00e8les num\u00e9riques (mod\u00e8les de turbulences, effets radiatifs&#8230;)<\/h4>\n\t<p>Partager ce contenu<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<a class= \"uabb-ss-grid-button-link\" href=\"https:\/\/www.linkedin.com\/shareArticle?url=https%3A%2F%2Flpsc-wordpress.in2p3.fr%2F%3Fpage_id%3D412%26fl_builder\" target=\"_blank\" onclick=\"window.open(this.href,'social-share','left=20,top=20,width=500,height=500,toolbar=1,resizable=0');return false;\">\n\t\t\t\t\t\t\t\tLinkedin\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t<p>Cat\u00e9gories<\/p>\n\t<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/DSF3484_2-300x200.jpg\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"200\" \/>Les \u00e9tudes de syst\u00e8mes complexes impliquant des r\u00e9actions nucl\u00e9aires dans un milieu fluide ou solide avec des transferts d&rsquo;\u00e9nergie et de masse, des changements de phases et des r\u00e9actions chimiques, s&rsquo;appuient sur deux volets :<\/p>\n<p>&#8211; des d\u00e9veloppements num\u00e9riques seuls capables de prendre en compte la totalit\u00e9 des ph\u00e9nom\u00e8nes physiques<\/p>\n<p>&#8211; des d\u00e9veloppements exp\u00e9rimentaux con\u00e7us pour valider certains aspects des mod\u00e8les num\u00e9riques (mod\u00e8les de turbulences, effets radiatifs&#8230;)<\/p>\n<p>Ces activit\u00e9s scientifiques mettent en jeu des connaissances utilisables dans plusieurs types d&rsquo;applications (r\u00e9acteurs nucl\u00e9aires, cibles de production de neutrons ou d&rsquo;isotopes&#8230;) et sont regroup\u00e9es sous l&rsquo;acronyme <strong>M.E.N<\/strong> (Multiphysique Exp\u00e9rimentale et Num\u00e9rique). Elles s&rsquo;appuient sur une plateforme de recherche exp\u00e9rimentale dont l&rsquo;acronyme est <strong>F.E.S.T<\/strong> (Fluids Experiments and Simulations in Temperature) qui regroupe \u00e0 la fois les installations exp\u00e9rimentales en temp\u00e9rature ainsi que les maquettes en eau et les simulations num\u00e9riques n\u00e9cessaires \u00e0 la definition du design des exp\u00e9riences<\/p>\n<p>Diff\u00e9rents composants de cette platerforme sont d\u00e9crits dans les liens suivants :<\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/index.php\/fr\/component\/content\/article\/600-boites-gants?catid=38\" hreflang=\"fr\">Bo\u00eetes_\u00e0 Gants<\/a><\/li>\n<li>Boucle FFFER (en cours de mise \u00e0 jour)<\/li>\n<li>Installation SWATH (en cours de mise \u00e0 jour)<\/li>\n<\/ul>\n<p>Pour ceux qui veulent d\u00e9couvrir ce qu&rsquo;est un sel fondu, voici un lien utile : les <a href=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/index.php\/fr\/component\/content\/article\/599-sel-fondus-qqc?catid=38\" hreflang=\"fr\">Sel_Fondus<\/a>, qu&rsquo;est-ce que c&rsquo;est ?<\/p>\n\t\t<nav>\n\t\t\t<ul>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<li data-index=\"0\" tabindex=\"0\">\n\t\t\t\t\t<h4>\n\t\t\t\t\t\t<a href=\"javascript:void(0);\" tabindex=\"-1\">Boite \u00e0 gants\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t<\/li>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<li data-index=\"1\" tabindex=\"0\">\n\t\t\t\t\t<h4>\n\t\t\t\t\t\t<a href=\"javascript:void(0);\" tabindex=\"-1\">Sels fondus\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t<\/li>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/ul>\n\t\t<\/nav>\n\t\t\t\t\t<h4>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tBoite \u00e0 gants\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t<p>La manipulation des sels fluor\u00e9s en bo\u00eete \u00e0 gants permet \u00e0 la fois de r\u00e9pondre aux crit\u00e8res de conservation des compos\u00e9s ainsi qu&rsquo;aux conditions de protection des exp\u00e9rimentateurs. En effet, les fluorures pr\u00e9sentent une certaine toxicit\u00e9 li\u00e9e aux interf\u00e9rences possibles avec les \u00e9quilibres de notre syst\u00e8me physiologique qui comporte d\u00e8j\u00e0 des ions du m\u00eame type (Na<sup>+<\/sup>, K<sup>+<\/sup>, Mg<sup>2+<\/sup>, Ca<sup>2+<\/sup> Li<sup>+<\/sup>, F<sup>&#8211;<\/sup>, &#8230;) (voir fiche toxicologique n\u00b0191 sur le site INRS <a href=\"http:\/\/www.inrs.fr\">www.inrs.fr<\/a>).<\/p>\n<p>Les fluorures sont des compos\u00e9s stables et peu r\u00e9actifs. Certains cependant, comme KF et ZrF<sub>4<\/sub>, sont sensibles \u00e0 la pr\u00e9sence de vapeur d&rsquo;eau qui conduit \u00e0 temp\u00e9rature ambiante \u00e0 une hydrolyse\u00a0:<\/p>\n2KF +H<sub>2<\/sub>O &#8211;&gt;\u00a0K<sub>2<\/sub>O +2 HF\n<p>particuli\u00e8rement n\u00e9faste. Cette r\u00e9action transforme le compos\u00e9 fluorure en compos\u00e9 oxyde, et implique le risque de devoir g\u00e9rer la pr\u00e9sence de fluorure d&rsquo;hydrog\u00e8ne HF, corrosif et toxique.<\/p>\n<p>Tous les fluorures que nous utilisons (LiF, KF, NaF, CaF<sub>2<\/sub>, ZrF<sub>4<\/sub>) sont livr\u00e9s sous forme de poudre. Les r\u00e9sultats d&rsquo;analyse re\u00e7us \u00e0 l&rsquo;achat concernent les polluants intrins\u00e8ques au sel (taux d&rsquo;autres cations m\u00e9talliques) mais malheureusement pas les effets d\u00fbs \u00e0 un contact plus ou moins prolong\u00e9 avec l&rsquo;air durant, la fabrication, le conditionnement ou le stockage. Pour garantir une qualit\u00e9 parfaite des produits, une \u00e9tape pr\u00e9alable de purification serait en fait n\u00e9cessaire, assortie d&rsquo;un contr\u00f4le du taux d&rsquo;oxyde initial et final contenu dans les fluorures. Cette \u00e9tape, envisageable \u00e0 terme, n&rsquo;est actuellement pas impl\u00e9ment\u00e9e sur nos installations, les poudres sont utilis\u00e9es apr\u00e8s un d\u00e9gazage sous vide primaire \u00e0 300\u00b0C et conserv\u00e9es dans les bo\u00eetes \u00e0 gants sous argon purifi\u00e9. La teneur en vapeur d&rsquo;eau et en oxyg\u00e8ne est contr\u00f4l\u00e9e, les taux d&rsquo;eau et d&rsquo;oxyg\u00e8ne maintenus sont de l&rsquo;ordre du ppm (2 ppm pour l&rsquo;oxyg\u00e8ne, moins du ppm pour l&rsquo;eau). Les bo\u00eetes \u00e0 gants fonctionnent en \u00a0\u00ab\u00a0mode d\u00e9pression\u00a0\u00bb entre -15 et -30 mbar ce qui impose une constante surveillance de l&rsquo;\u00e9tanch\u00e9\u00eft\u00e9. Cette configuration est la plus adapt\u00e9e cependant pour assurer en toute circonstance la protection des exp\u00e9rimentateurs.<\/p>\n<p>L&rsquo;installation utilis\u00e9e au laboratoire est constitu\u00e9e d&rsquo;une cha\u00eene de trois bo\u00eetes \u00e0 gants de forme et taille diff\u00e9rentes communiquant entre elles. Le sch\u00e9ma ci-dessous montre une vue de dessus de l&rsquo;ensemble.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/images\/ActivitesScientifiques\/Physique_des_Reacteurs\/Vue_dessus_BAG_FR.jpg\" alt=\"\" \/><\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<p>La bo\u00eete de gauche est munie de balances et d&rsquo;un m\u00e9langeur, c&rsquo;est la bo\u00eete la plus petite mais on peut y stocker des sels sous forme de poudre en quantit\u00e9 ne d\u00e9passant pas quelques kilogrammes.<\/p>\n<p>La bo\u00eete centrale est \u00e9quip\u00e9e d&rsquo;une enceinte d\u00e9passant sous la bo\u00eete. Cette cuve de \u00a0240\u00a0mm de diam\u00e8tre, visible sur la photographie, est munie d&rsquo;un four \u00e0 trois zones de chauffe qui vient se placer autour. La bo\u00eete de droite, de grandes dimensions (deux exp\u00e9rimentateurs de chaque c\u00f4t\u00e9 ne peuvent pas se toucher m\u00eame en tendant les bras au maximum), a jusqu&rsquo;ici \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e comme zone de stockage de sel sous forme massive, d&rsquo;usinage et de d\u00e9gazage de mat\u00e9riaux. Il est pr\u00e9vu d&rsquo;y ins\u00e9rer deux zones d&rsquo;exp\u00e9rimentation sur des petites quantit\u00e9s de fluorure liquide.<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/images\/ActivitesScientifiques\/Physique_des_Reacteurs\/Photo_BAG_cuve.jpg\" alt=\"Photo BAG cuve\" width=\"339\" height=\"442\" \/><\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<h3 align=\"center\">Quelques exemples d&rsquo;exp\u00e9rimentations :<\/h3>\n<p>\u00a0<\/p>\n<ul>\n<li>Travaux de mise au point des conditions d&rsquo;obtention de lingots de fluorure de <sup>7<\/sup>Li avec une forme particuli\u00e8re permettant l&rsquo;insertion d&rsquo;un d\u00e9tecteur en leur centre (photo de droite). Les moules utilis\u00e9s sont en graphite, les essais ont \u00e9t\u00e9 men\u00e9s sur du lithium non enrichi (le lithium naturel contient une proportion de 7,5 % de <sup>6<\/sup>Li). L&rsquo;objectif \u00e9tait d&rsquo;obtenir une structure compacte et homog\u00e8ne, exempte de porosit\u00e9. La photographie de gauche montre la stucture de solidification que l&rsquo;on obtient si l&rsquo;on ne prend pas de pr\u00e9caution particuli\u00e8re lors de la cristallisation.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\u00a0<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/images\/ActivitesScientifiques\/Physique_des_Reacteurs\/Cristallisation.jpg\" alt=\"Cristallisation\" width=\"178\" height=\"193\" \/>\u00a0\u00a0<img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/images\/ActivitesScientifiques\/Physique_des_Reacteurs\/Lingot_Li7.jpg\" alt=\"\" \/><\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<ul>\n<li>Test d&rsquo;une vanne \u00e0 boisseau sph\u00e9rique mont\u00e9e entre deux r\u00e9servoirs contenant du LiF-NaF fondu. L&rsquo;exp\u00e9rience a \u00e9t\u00e9 mont\u00e9e en collaboration avec J. Etay (SIMAP &#8211; Saint Martin d&rsquo;H\u00e8res). L&rsquo;ensemble vanne et r\u00e9servoirs, visible sur la photographie de gauche avant sa mise en place dans la boite \u00e0 gants, a \u00e9t\u00e9 test\u00e9 entre 690\u00b0 et 750\u00b0. Ces essais ont \u00e9t\u00e9 suivis d&rsquo;\u00e9tapes de caract\u00e9risation microscopique des diff\u00e9rents \u00e9l\u00e9ments constituant la vanne.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\u00a0<\/p>\n<table border=\"1\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"0\">\n<tbody>\n<tr>\n<td rowspan=\"2\" valign=\"top\" width=\"198\">\u00a0<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/images\/ActivitesScientifiques\/Physique_des_Reacteurs\/Vanne_avant.jpg\" alt=\"Vanne avant\" width=\"174\" height=\"417\" \/><\/td>\n<td valign=\"top\" width=\"232\">\u00a0<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/images\/ActivitesScientifiques\/Physique_des_Reacteurs\/Vanne_insertion.jpg\" alt=\"Vanne insertion\" width=\"315\" height=\"394\" \/><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td valign=\"top\" width=\"232\">\u00a0<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/images\/ActivitesScientifiques\/Physique_des_Reacteurs\/Vanne_apres.jpg\" alt=\"Vanne apres\" width=\"192\" height=\"144\" \/><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\t\t\t\t\t<h4>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tSels fondus\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t<p>Avant toute chose, il faut avoir en t\u00eate que \u00absel fondu\u00bb est un terme aussi g\u00e9n\u00e9rique que celui de \u00abm\u00e9tal liquide\u00bb et que bien que ces fluides soient de nature tr\u00e8s diff\u00e9rente (interaction ionique, liaison m\u00e9tallique), ils ont aussi bien des aspects communs : technicit\u00e9 de leur mise en \u0153uvre \u00e0 haute temp\u00e9rature, r\u00f4les dans des proc\u00e9d\u00e9s industriels (d&rsquo;\u00e9laboration ou de traitement), th\u00e9matiques scientifiques en jeu (Thermodynamique, Mat\u00e9riau..). Leur destin est parfois compl\u00e8tement interd\u00e9pendant comme dans le cas de l&rsquo;aluminium et de la cryolithe Na3AlF6 (l&rsquo;obtention de l&rsquo;aluminium \u00e0 partir de l&rsquo;alumine Al2O3 se fait par \u00e9lectrolyse en bain de cryolithe \u00e0 960\u00b0 &#8211; proc\u00e9d\u00e9 Hall-H\u00e9roult ). Sels et m\u00e9taux liquides sont corrosifs si on ne contr\u00f4le pas leurs conditions d&rsquo;utilisation. La ma\u00eetrise de ces deux milieux passe par la connaissance de leurs propri\u00e9t\u00e9s thermodynamiques et \u00e9lectrochimiques et aussi par la gestion des impuret\u00e9s ou \u00e9l\u00e9ments d&rsquo;alliages solvabilis\u00e9s.<\/p>\n<p>Les deux propri\u00e9t\u00e9s qui d\u00e9finissent un sel sont le caract\u00e8re ionique et le fait qu&rsquo;il soit cristallis\u00e9 \u00e0 temp\u00e9rature ambiante. De ce fait, la \u00abzoologie\u00bb des sels fondus possibles est tr\u00e8s \u00e9tendue puisqu&rsquo;elle comprend toutes les s\u00e9ries des halog\u00e9nures de m\u00e9taux (dont NaCl est le repr\u00e9sentant le plus connu) ainsi que les hydroxydes, phosphates, nitrates et silicates. Les propri\u00e9t\u00e9s de tous les liquides correspondants sont aussi extr\u00eamement vari\u00e9es.<\/p>\n<p>Les sels fondus qui interviennent dans l&rsquo;application \u00abr\u00e9acteurs nucl\u00e9aires \u00e0 sel fondu\u00bb sont exclusivement des fluorures pour des raisons li\u00e9es au comportement neutronique favorable du fluor. Leur formulation est bas\u00e9e sur le fluorure 7LiF qui sert en quelque sorte de solvant pour les fluorures de noyaux lourds fissiles ou fertiles. Les sels de r\u00e9f\u00e9rence sont LiF-ThF4 ou bien LiF-ThF4-UF4. Lors du fonctionnement d&rsquo;un r\u00e9acteur, la composition du sel serait plus complexe puisque celui-ci peut contenir aussi d&rsquo;autres \u00e9l\u00e9ments ajout\u00e9s lors du d\u00e9marrage ou y appara\u00eetre (produits de fission). Pris s\u00e9par\u00e9ment tous les fluorures ont des points de fusion \u00e9lev\u00e9s :<\/p>\n<table dir=\"ltr\" border=\"0\" frame=\"below\" rules=\"groups\" align=\"center\">\n<tbody>\n<tr align=\"center\" valign=\"middle\">\n<td>Fluorure<\/td>\n<td>\u00a0\u00a0 \u00a0 \u00a0Tfusion (\u00b0C)<\/td>\n<\/tr>\n<tr align=\"center\" valign=\"middle\">\n<td>LiF<\/td>\n<td>845<\/td>\n<\/tr>\n<tr align=\"center\" valign=\"middle\">\n<td>NaF<\/td>\n<td>995<\/td>\n<\/tr>\n<tr align=\"center\" valign=\"middle\">\n<td>ThF<sub>4<\/sub><\/td>\n<td>1110<\/td>\n<\/tr>\n<tr align=\"center\" valign=\"middle\">\n<td>UF<sub>4<\/sub><\/td>\n<td>1036<\/td>\n<\/tr>\n<tr align=\"center\" valign=\"middle\">\n<td>PuF<sub>3<\/sub><\/td>\n<td>1396<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>\u00a0<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<p>A titre de comparaison, notre chlorure de sodium a une temp\u00e9rature de fusion de 800\u00b0C et son \u00e9quivalent en hydroxyde (NaOH), produit bien connu lui aussi puisqu&rsquo;il s&rsquo;agit de la soude, fond \u00e0 318\u00b0C.<\/p>\n<p>La cristallisation des fluorures purs conduit \u00e0 l&rsquo;obtention d&rsquo;un solide \u00e0 tr\u00e8s gros cristaux (plusieurs cm). Le bloc photographi\u00e9 ci-dessous est du fluorure de lithium, il a \u00e9t\u00e9 obtenu au laboratoire lors de la s\u00e9rie d&rsquo;essais de solidification entrepris pour pr\u00e9parer l&rsquo;\u00e9laboration de blocs de\u00a07LiF. La cristallisation d\u00e9bute par les bords du container, on retrouve au centre une zone form\u00e9e de plus petits grains que sur les bords (la cin\u00e9tique de germination et de croissance des grains est diff\u00e9rente) et l\u00e9g\u00e8rement teint\u00e9e de rose du fait des impuret\u00e9s rejet\u00e9es dans la phase liquide lors de l&rsquo;avanc\u00e9e du front de solidification.<\/p>\n<p>Les m\u00e9langes de sels conduisent \u00e0 un tr\u00e8s fort abaissement de la temp\u00e9rature de fusion autour d&rsquo;une composition \u00ab eutectique \u00bb . Le diagramme binaire LiF-NaF est un \u00ab cas d&rsquo;\u00e9cole \u00bb parfait que nous pouvons d\u00e9crire pour rappeler quelques notions de base sur les m\u00e9langes eutectiques, notions indispensables si on veut utiliser ce type de liquides, que ce soient des sels ou des m\u00e9taux d&rsquo;ailleurs (par exemple Pb-Bi). Dans ce diagramme, il n&rsquo;y a pas de solubilit\u00e9 des corps \u00e0 l&rsquo;\u00e9tat solide et pas de compos\u00e9 interm\u00e9diaire.<\/p>\n<table border=\"0\">\n<tbody>\n<tr>\n<td align=\"left\" valign=\"top\">\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/images\/ActivitesScientifiques\/Physique_des_Reacteurs\/diag_lif_naf_redim.jpg\" alt=\"diag lif naf redim\" width=\"295\" height=\"217\" \/><\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/images\/ActivitesScientifiques\/Physique_des_Reacteurs\/eutectique.jpg\" alt=\"eutectique\" width=\"266\" height=\"170\" \/><\/p>\n<p>En haut : Diagramme de phase binaire \u00a0LiF-NaF<\/p>\n<p>En bas : Zone d&rsquo;infiltration de liquide eutectique<\/p>\n<p>apr\u00e8s solidification (Image MEB)<\/p>\n<\/td>\n<td><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/images\/ActivitesScientifiques\/Physique_des_Reacteurs\/bloc_sel.jpg\" alt=\"\" \/><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>\n<p>A droite : Bloc de fluorure de lithium<\/p>\n<\/td>\n<td>\u00a0Copyright Photographie :\u00a0Luca Casonato<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Le solide de composition eutectique (environ 40% de NaF) fond \u00e0 652\u00b0, soit \u00e0 une temp\u00e9rature bien plus basse que celle de ses constitutuants LiF et NaF. Le liquide est homog\u00e8ne mais le solide est compos\u00e9 de microdomaines de chacune des deux phases pures. Ceci est bien illustr\u00e9 sur la photographie prise en microscopie \u00e0 balayage en mode r\u00e9tro diffus\u00e9, mode qui est sensible \u00e0 la masse atomique de l&rsquo;\u00e9l\u00e9ment. Le solide eutectique a une structure extr\u00eamement fine qui provient d&rsquo;une d\u00e9mixion locale au moment de la solidification; les bandes blanches sont constitu\u00e9es de NaF et les bandes grises de LiF. La zone pr\u00e9sent\u00e9e sur la photographie provient d&rsquo;une infiltration de liquide entre des feuillets de graphite.<\/p>\n<p>Si on s&rsquo;\u00e9carte de la composition eutectique, la temp\u00e9rature \u00e0 partir de laquelle on obtient une phase liquide compl\u00e8tement homog\u00e8ne s&rsquo;\u00e9l\u00e8ve. La signification de ce type de diagramme est sans doute plus facile \u00e0 saisir en commentant un exemple pris dans le sens du refroidissement. Prenons par exemple un liquide de composition 70% de NaF. Tant que la temp\u00e9rature est sup\u00e9rieure \u00e0 environ 900\u00b0C, le liquide est homog\u00e8ne. D\u00e8s que la temp\u00e9rature passe en dessous de la limite dessin\u00e9e par la courbe rouge (\u00ab liquidus \u00bb), des cristaux de NaF commencent \u00e0 germer sur des lieux pr\u00e9f\u00e9rentiels (parois de creuset, autres solides immerg\u00e9s&#8230;), et la composition du liquide \u00e9volue vers un taux plus faible en NaF. Si la temp\u00e9rature continue de descendre, le point repr\u00e9sentatif de la composition du liquide d\u00e9crit la courbe rouge, tandis que la quantit\u00e9 de NaF cristallis\u00e9 augmente. En fin de solidification, il reste une certaine quantit\u00e9 de liquide qui a obligatoirement la composition eutectique, et qui cristallisera sous cette forme. La microstructure du solide obtenu n&rsquo;est donc pas homog\u00e8ne, et la refusion sera partielle si la temp\u00e9rature n&rsquo;est pas suffisamment \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n<p>Dans un m\u00e9lange \u00e0 trois sels, on peut encore obtenir un abaissement suppl\u00e9mentaire de la temp\u00e9rature de fusion, comme le montre le diagramme de phase ternaire LiF-NaF-KF. Pour les personnes non famili\u00e8res avec ce type de diagramme, on peut rappeler que ce triangle est en fait la projection d&rsquo;un diagramme en volume dont l&rsquo;axe vertical correspond \u00e0 la temp\u00e9rature. Les courbes vertes correspondent aux sections isothermes du \u00abliquidus\u00bb (courbes rouges du diagramme binaire pr\u00e9c\u00e9dent), c&rsquo;est le m\u00eame principe que pour une carte topographique avec l&rsquo;altitude. Chaque c\u00f4t\u00e9 du triangle correspond \u00e0 un diagramme binaire vu du dessus, dont on ne voit donc que la tranche. Sur le diagramme ternaire LiF-NaF-KF, les points bleus correspondent aux compositions eutectiques binaires LiF-NaF, NaF-KF et KF-LiF. Le point magenta correspond \u00e0 la composition eutectique ternaire LiF-NaF-KF. C&rsquo;est le point le plus profond du diagramme, situ\u00e9 au croisement des trois vall\u00e9es qui dessinent les lieux des minima de temp\u00e9rature de fusion.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lpsc.in2p3.fr\/images\/ActivitesScientifiques\/Physique_des_Reacteurs\/diag_lif_naf_kf.jpg\" alt=\"diag lif naf kf\" width=\"384\" height=\"332\" \/><\/p>\n<p>Le m\u00e9lange de sel LiF-NaF-KF \u00e0 la composition eutectique est celui qui a \u00e9t\u00e9 choisi pour la boucle de sel (projet FFFER), du fait de sa temp\u00e9rature de fusion basse et aussi parce qu&rsquo;il est l&rsquo;un des m\u00e9langes de fluorure les mieux connus.<\/p>\n<p>Apr\u00e8s cette petite immersion dans les diagrammes de phase, on peut donner plus rapidement d&rsquo;autres caract\u00e9ristiques des fluorures dont il est plus simple de discerner les implications et peut-\u00eatre aussi rectifier quelques id\u00e9es pr\u00e9con\u00e7ues commun\u00e9ment r\u00e9pandues et tr\u00e8s fausses.<\/p>\n<ul>\n<li>La densit\u00e9 du liquide varie fortement avec la temp\u00e9rature. C&rsquo;est sur ce ph\u00e9nom\u00e8ne intrins\u00e8que que le fonctionnement et la s\u00fbret\u00e9 des r\u00e9acteurs \u00e0 sels fondus sont bas\u00e9s.<\/li>\n<li>Lors de la transition solide-liquide, les fluorures pr\u00e9sentent un fort saut de densit\u00e9. Ceci cr\u00e9e une importante r\u00e9tractation lors de la solidification, d&rsquo;o\u00f9 un avantage (possibilit\u00e9 de d\u00e9moulage facile) et un inconv\u00e9nient (pas d&rsquo;\u00e9tanch\u00e9\u00eft\u00e9 au gaz d&rsquo;une zone solidifi\u00e9e).<\/li>\n<li>Les fluorures (except\u00e9 ZrF4) ont une faible tension de vapeur et un point d&rsquo;\u00e9bullition \u00e9lev\u00e9, ce qui autorise et facilite leur utilisation \u00e0 haute temp\u00e9rature.<\/li>\n<li>La capacit\u00e9 calorifique (= aptitude \u00e0 stocker la chaleur) est tr\u00e8s bonne, elle est contrebalanc\u00e9e par une conductivit\u00e9 thermique (= aptitude \u00e0 \u00e9changer) plut\u00f4t faible.<\/li>\n<li>La viscosit\u00e9 est faible, contrairement \u00e0 ce que le terme de \u00ab sel fondu \u00bb \u00e9voque pour beaucoup de gens, sans toute \u00e0 cause d&rsquo;une analogie abusive avec la lave. Pour donner une vision plus juste, prenons des liquides familiers, eau et huile d&rsquo;olive. Leur viscosit\u00e9s dynamiques sont respectivement de l&rsquo;ordre de 0,001 Pa.s, et 0,9 Pa.s \u00e0 temp\u00e9rature ambiante. La viscosit\u00e9 des fluorures se situe plut\u00f4t dans la gamme allant de 0,002 \u00e0 0,02 selon la temp\u00e9rature et la composition des m\u00e9langes. Dans le cas du sel utilis\u00e9 dans la boucle du projet FFFER (m\u00e9lange LiF-NaF-KF), la viscosit\u00e9 dynamique \u00e0 700\u00b0C est de 0,003 Pa.s, donc l&rsquo;analogie la plus correcte serait &#8230; l&rsquo;eau.<\/li>\n<li>Les fluorures fondus sont transparents. Les propri\u00e9t\u00e9s optiques de ces fluides sont peu connues, elles d\u00e9pendront fortement des impuret\u00e9s dissoutes qui vont cr\u00e9er des bandes d&rsquo;absorption. Avant de mettre en avant la transparence du sel pour penser inspection par imagerie dans le liquide, il faut rappeler que les fluorures dissolvent les compos\u00e9s oxydes. Les seules fen\u00eatres utilisables sont donc &#8230; en diamant.<\/li>\n<li>Les fluorures fondus sont des liquides stables. Leur r\u00e9activit\u00e9 avec l&rsquo;atmosph\u00e8re ambiante est essentiellement pilot\u00e9e par la pr\u00e9sence de vapeur d&rsquo;eau qui conduit \u00e0 la dissociation du fluorure. L&rsquo;ion m\u00e9tallique s&rsquo;associe avec l&rsquo;oxyg\u00e8ne de la mol\u00e9cule d&rsquo;eau et l&rsquo;ion fluorure avec l&rsquo;hydrog\u00e8ne pour former un gaz peu sympathique, le fluorure d&rsquo;hydrog\u00e8ne : HF. Le pouvoir autement corrosif accord\u00e9 aux sels provient en grande partie de cette r\u00e9action qu&rsquo;on retrouve avec les chlorures. La corrosion par l&rsquo;air marin proc\u00e8de du m\u00eame m\u00e9canisme, c&rsquo;est l&rsquo;acide chlorhydrique form\u00e9 (HCl) qui est l&rsquo;agent corrosif. Moralit\u00e9, si on veut mod\u00e9rer les effets de ce m\u00e9canisme, il faut prohiber l&rsquo;acc\u00e8s \u00e0 la vapeur d&rsquo;eau.<\/li>\n<li>Les autres m\u00e9canismes de corrosion sont tous li\u00e9s \u00e0 des \u00e9changes d&rsquo;oxydo-r\u00e9duction entre les cations pr\u00e9sents dans le liquide (du sel lui-m\u00eame ou des impuret\u00e9s qui s&rsquo;y sont dissoutes) et les mat\u00e9riaux en contact. Il est n\u00e9cessaire de choisir correctement les mat\u00e9riaux utilis\u00e9s et de contr\u00f4ler ce qu&rsquo;on appelle le \u00ab potentiel d&rsquo;oxydo-r\u00e9duction \u00bb du milieu. Ceci implique des travaux et des comp\u00e9tences \u00e0 d\u00e9velopper dans les domaines des Mat\u00e9riaux, Thermodynamique et Electrochimie.<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\t<!-- \/content -->\n\t<!-- \/tabs -->\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>\u00a9 Jxxx Plateforme FEST 5 f\u00e9vrier 2024 Les \u00e9tudes de syst\u00e8mes complexes impliquant des r\u00e9actions nucl\u00e9aires dans un milieu fluide ou solide avec des transferts d&rsquo;\u00e9nergie et de masse, des changements de phases et des r\u00e9actions chimiques, s&rsquo;appuient sur deux volets : &#8211; des d\u00e9veloppements num\u00e9riques seuls capables de prendre en compte la totalit\u00e9 des&hellip;<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-412","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/412","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=412"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/412\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2560,"href":"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/412\/revisions\/2560"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/lpsc-wordpress.in2p3.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=412"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}