Autoréparation des gels d'altération des verres nucléaires sous irradiation

Self-healing of nuclear glass alteration gels under irradiation

• Auteur / Autrice : Pierre De laharpe
• Direction : Xavier Deschanels
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 02/11/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICSM - Institut de Chimie Séparative de Marcoule

Mots clés

Mots clés libres

Irradiation

Matériaux poreux

Gel d'altération

Verre nucléaire

Irradiation

Porous materials

Gel

Glass wasteform

Résumé

Les silices mésoporeuses élaborées par voie sol-gel+6+ de type SBA15 et MCM41 présentent des caractéristiques poreuses (dimension des pores, épaisseur des murs…) comparables à celles des gels d'altération produits à la surface des verres nucléaires. De plus leurs caractéristiques poreuses peuvent être contrôlées en fonction des conditions opératoires mises en œuvre lors de leur synthèse (nature du tensioactif, pH, réaction hydrolyse-condensation…) ce qui fait d'eux de bons matériaux modèles du gel d'altération. L'objectif de cette proposition de thèse est d'utiliser ces silices mésoporeuses pour comprendre l'évolution du gel d'altération des verres nucléaires, notamment sous irradiation. Ce travail devra permettre d'évaluer si un processus de fermeture de porosité, comparable à celui observé récemment dans les silices mésoporeuses (SBA15, MCM41) est opérationnel dans les gels d'altération. Les résultats obtenus pourront être utilisés pour valider les modèles mésoscopiques d'évolution de la pellicule d'altération. Ce travail sera réalisé à l'Institut de Chimie Séparative de Marcoule en collaboration avec les unités du CEA Marcoule qui travaillent sur le comportement à long terme des verres. Des déplacements sur les plateformes nationales d'irradiation (Sirius, Ecole polytechnique – CEMHTI Orléans) sont à prévoir. Le candidat recherché présentera des connaissances en synthèse et caractérisation des nanomatériaux, ainsi qu'un intérêt pour la modélisation (Master CSMP, ENSI CAEN, Ecole Chimie...). Cette thèse devrait lui permettre de faire valoir une connaissance importante dans le domaine des nanomatériaux et des matériaux de conditionnement des déchets nucléaires.

Mesoporous silicas produced by sol-gel route (SBA15 or MCM41) have porous characteristics (pore size, wall thickness, etc.) comparable to those of alteration gels produced on the surface of nuclear glasses. In addition, their porous characteristics can be controlled according to the operating conditions implemented during their synthesis (nature of the surfactant, pH, hydrolysis-condensation reaction, etc.) which makes them good model materials for the alteration gel. The objective of this thesis is to use these mesoporous silicas materials as model materials, to understand the evolution of the alteration gel of nuclear glasses, especially under irradiation. This work should make it possible to assess whether a porosity closure process, comparable to that recently observed in mesoporous silicas (SBA15, MCM41) is operational in alteration gels. The results obtained can be used to validate mesoscopic models of the evolution of the alteration film. This work will be carried out at the Institut de Chimie Séparative de Marcoule in collaboration with CEA Marcoule laboratories which are working on the long-term behavior of glasses. Collaboration with national irradiation platforms (Sirius, Ecole polytechnique - CEMHTI Orléans) are to be expected. The candidate will present knowledge in synthesis and characterization of nanomaterials, as well as an interest in modeling (Master CSMP, ENSI CAEN, School of Chemistry ...). This thesis should enable him to demonstrate an important knowledge in the field of nanomaterials and nuclear waste packaging materials.