Description du sujet de thèse
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Etude des processus diffusionnels de l'oxygène et de l'hydrogène dans les couches d'oxyde pré- et post-transitoires formées sur les alliages de zirconium
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les mécanismes de corrosion des alliages de zirconium dans les réacteurs à eau pressurisée font encore débat plus d'un demi-siècle après les premières recherches sur ce matériau. La littérature fait en effet état de deux mécanismes distincts de transport des espèces diffusantes dans les couches d'oxyde : l'un en faveur de la diffusion moléculaire de l'oxygène et de l'hydrogène à travers des canaux de nanopores interconnectés pendant le régime pré-transitoire, et l'autre plus favorable à la diffusion via des court-circuits (joints de grains...) de l'hydrogène quel que soit son état dans la couche d'oxyde. Dans ce dernier cas, la couche d'oxyde est considérée comme relativement homogène et imperméable au milieu oxydant, en l'occurrence l'eau du circuit primaire. En revanche, la première interprétation part du principe de l'existence d'une couche perméable au milieu en raison d'un réseau interconnecté de nanopores et ce même au cours du régime pré-transitoire, la densité des nanopores percolés augmentant avec le temps.
Comment, techniquement parlant, trancher entre ces deux interprétations divergentes en termes de mécanisme de diffusion menant, par conséquent, à des solutions de protection contre la dégradation différentes ? Quel est finalement le mécanisme réactionnel menant à l'hydruration des alliages de Zr et son oxydation ?
Pour répondre à cet enjeu, nous explorerons les processus diffusionnels en étudiant les vitesses de dissociation-recombinaison des espèces moléculaires à différentes températures dans des mélanges gazeux équi-isotopiques tels que H2/D2, 18O2/16O2, H218O/D216O, H218O/D2 etc à l'aide d'un dispositif expérimental muni d'un spectromètre de masse qui suit en temps réel les espèces moléculaires d'intérêt.
Université / école doctorale
Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (SMEMaG)
Paris-Saclay
Localisation du sujet de thèse
Site
Saclay
Critères candidat
Formation recommandée
master en physico-chimie du solide
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
ROUILLARD FABIEN < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DRMP//LECNA
Bâtiment 458
pièce 113
91191 Gif sur Yvette
0169081614
Tuteur / Responsable de thèse
TUPIN Marc < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DRMP/SEMI/LM2E
CEA Saclay
Bat 625P
91191 Gif-Sur-Yvette
33 1 69 08 88 69
En savoir plus
https://www.researchgate.net/profile/Marc-Tupin-2
https://www.researchgate.net/profile/Fabien-Rouillard
https://www.pluginlabs-universiteparissaclay.fr/fiche/service-de-recherche-en-corrosion-et-comportement-des-materiaux-s2cm/
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Etude des processus diffusionnels de l'oxygène et de l'hydrogène dans les couches d'oxyde pré- et post-transitoires formées sur les alliages de zirconium
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les mécanismes de corrosion des alliages de zirconium dans les réacteurs à eau pressurisée font encore débat plus d'un demi-siècle après les premières recherches sur ce matériau. La littérature fait en effet état de deux mécanismes distincts de transport des espèces diffusantes dans les couches d'oxyde : l'un en faveur de la diffusion moléculaire de l'oxygène et de l'hydrogène à travers des canaux de nanopores interconnectés pendant le régime pré-transitoire, et l'autre plus favorable à la diffusion via des court-circuits (joints de grains...) de l'hydrogène quel que soit son état dans la couche d'oxyde. Dans ce dernier cas, la couche d'oxyde est considérée comme relativement homogène et imperméable au milieu oxydant, en l'occurrence l'eau du circuit primaire. En revanche, la première interprétation part du principe de l'existence d'une couche perméable au milieu en raison d'un réseau interconnecté de nanopores et ce même au cours du régime pré-transitoire, la densité des nanopores percolés augmentant avec le temps.
Comment, techniquement parlant, trancher entre ces deux interprétations divergentes en termes de mécanisme de diffusion menant, par conséquent, à des solutions de protection contre la dégradation différentes ? Quel est finalement le mécanisme réactionnel menant à l'hydruration des alliages de Zr et son oxydation ?
Pour répondre à cet enjeu, nous explorerons les processus diffusionnels en étudiant les vitesses de dissociation-recombinaison des espèces moléculaires à différentes températures dans des mélanges gazeux équi-isotopiques tels que H2/D2, 18O2/16O2, H218O/D216O, H218O/D2 etc à l'aide d'un dispositif expérimental muni d'un spectromètre de masse qui suit en temps réel les espèces moléculaires d'intérêt.
Université / école doctorale
Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (SMEMaG)
Paris-Saclay
Localisation du sujet de thèse
Site
Saclay
Critères candidat
Formation recommandée
master en physico-chimie du solide
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
ROUILLARD FABIEN < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DRMP//LECNA
Bâtiment 458
pièce 113
91191 Gif sur Yvette
0169081614
Tuteur / Responsable de thèse
TUPIN Marc < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DRMP/SEMI/LM2E
CEA Saclay
Bat 625P
91191 Gif-Sur-Yvette
33 1 69 08 88 69
En savoir plus
https://www.researchgate.net/profile/Marc-Tupin-2
https://www.researchgate.net/profile/Fabien-Rouillard
https://www.pluginlabs-universiteparissaclay.fr/fiche/service-de-recherche-en-corrosion-et-comportement-des-materiaux-s2cm/
