Description du sujet de thèse
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Purification des sels chlorures en vue de leur utilisation dans des systèmes de production d'énergie : développement de méthodes, compréhension et optimisation
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Dans le cadre de la transition énergétique, les sels chlorures fondus reçoivent un intérêt croissant comme fluide caloporteur et combustible dans des systèmes de production d'énergie, tels que le solaire à concentration ou le nucléaire de IVème génération avec les réacteurs à sels fondus ('molten salt reactors' ou MSR). Toutefois, leur utilisation est pour l'instant limitée par les fortes vitesses de corrosion des matériaux de structure utilisés, corrosion qui semble en grande partie liée à la pureté du sel utilisé. En particulier, la maîtrise de la teneur en oxygène semble primordiale pour limiter la dissolution de nombreux éléments. Cependant, certains sels d'intérêt pour l'industrie nucléaire (ternaire NaCl-MgCl2-PuCl3 et son simulant NaCl-MgCl2-CeCl3) se trouvent être particulièrement difficile à purifier, du fait de leur forte affinité avec l'eau.
Il est donc nécessaire de comprendre la nature et la stabilité des espèces formées dans un système pollué (chlorures, oxydes, oxy-chlorures, hydroxy-chlorures) et de proposer des méthodes de purification des sels adaptées à un système industriel. Le candidat à la thèse aura ainsi pour objectifs de purifier et caractériser des mélanges de sels (binaires, ternaires et éventuellement quaternaires) à partir des méthodes disponibles dans les différents laboratoires impliqués par ce travail. La purification pourra avoir lieu à partir d'électrolyse, de précipitation, de filtration, de bullage de gaz chlorant ; la caractérisation pourra être réalisée par des méthodes électrochimiques, des sondes potentiométriques à oxygène, par spectroscopie Raman à haute température sous atmosphère inerte, ou encore par analyses chimiques et matériaux classiques.
L'étudiant réalisera son doctorat à l'institut sur les énergies IRESNE situé au CEA Cadarache (Bouches-du-rhône), au sein d'un laboratoire (LMCT) où seront installés la boîte à gants de purification et les moyens de mesure. Le LMCT a une grande expérience de la chimie des caloporteurs avancés (en particulier le sodium).
Des collaborations seront réalisées avec d'autres laboratoires du CEA, en particulier à Marcoule, et avec le LGC Toulouse disposant d'une expérience de plus de 20 ans dans les sels fondus (co-direction de thèse).
Le profil recherché est un ingénieur ou master recherche en électrochimie ou science des matériaux.
Université / école doctorale
Sciences de la Matière (ED482)
Toulouse III
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Chimie physique / électrochimie / science des matériaux
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2025
Personne à contacter par le candidat
BRISSONNEAU Laurent < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DTN//LIPC
DTN/SMTA/LMCT
Bâtiment 208B
CEA Cadarache
04.42.25.42.58
Tuteur / Responsable de thèse
CHAMELOT Pierre < email supprimé pour raison de sécurité >
CNRS-UMR 5503
Université Paul Sabatier
118 route de Narbonne
31062 Toulouse cedex 9
0561558207
En savoir plus
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Purification des sels chlorures en vue de leur utilisation dans des systèmes de production d'énergie : développement de méthodes, compréhension et optimisation
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Dans le cadre de la transition énergétique, les sels chlorures fondus reçoivent un intérêt croissant comme fluide caloporteur et combustible dans des systèmes de production d'énergie, tels que le solaire à concentration ou le nucléaire de IVème génération avec les réacteurs à sels fondus ('molten salt reactors' ou MSR). Toutefois, leur utilisation est pour l'instant limitée par les fortes vitesses de corrosion des matériaux de structure utilisés, corrosion qui semble en grande partie liée à la pureté du sel utilisé. En particulier, la maîtrise de la teneur en oxygène semble primordiale pour limiter la dissolution de nombreux éléments. Cependant, certains sels d'intérêt pour l'industrie nucléaire (ternaire NaCl-MgCl2-PuCl3 et son simulant NaCl-MgCl2-CeCl3) se trouvent être particulièrement difficile à purifier, du fait de leur forte affinité avec l'eau.
Il est donc nécessaire de comprendre la nature et la stabilité des espèces formées dans un système pollué (chlorures, oxydes, oxy-chlorures, hydroxy-chlorures) et de proposer des méthodes de purification des sels adaptées à un système industriel. Le candidat à la thèse aura ainsi pour objectifs de purifier et caractériser des mélanges de sels (binaires, ternaires et éventuellement quaternaires) à partir des méthodes disponibles dans les différents laboratoires impliqués par ce travail. La purification pourra avoir lieu à partir d'électrolyse, de précipitation, de filtration, de bullage de gaz chlorant ; la caractérisation pourra être réalisée par des méthodes électrochimiques, des sondes potentiométriques à oxygène, par spectroscopie Raman à haute température sous atmosphère inerte, ou encore par analyses chimiques et matériaux classiques.
L'étudiant réalisera son doctorat à l'institut sur les énergies IRESNE situé au CEA Cadarache (Bouches-du-rhône), au sein d'un laboratoire (LMCT) où seront installés la boîte à gants de purification et les moyens de mesure. Le LMCT a une grande expérience de la chimie des caloporteurs avancés (en particulier le sodium).
Des collaborations seront réalisées avec d'autres laboratoires du CEA, en particulier à Marcoule, et avec le LGC Toulouse disposant d'une expérience de plus de 20 ans dans les sels fondus (co-direction de thèse).
Le profil recherché est un ingénieur ou master recherche en électrochimie ou science des matériaux.
Université / école doctorale
Sciences de la Matière (ED482)
Toulouse III
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Chimie physique / électrochimie / science des matériaux
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2025
Personne à contacter par le candidat
BRISSONNEAU Laurent < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DTN//LIPC
DTN/SMTA/LMCT
Bâtiment 208B
CEA Cadarache
04.42.25.42.58
Tuteur / Responsable de thèse
CHAMELOT Pierre < email supprimé pour raison de sécurité >
CNRS-UMR 5503
Université Paul Sabatier
118 route de Narbonne
31062 Toulouse cedex 9
0561558207
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