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Thèses en cours

Contribution à l'étude du comportement du tritium dans le béryllium (contexte ITER)

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Laboratoire d'accueil :Laboratoire d’etude du corium et du transfert des radioéléments (LETR)

Date de début de thèse : octobre 2014

Nom du doctorant : Laura Ferry

​Descriptif du sujet


L’analyse de sûreté de l’installation de fusion expérimentale ITER consiste à évaluer la quantité et la nature chimique des radionucléides pouvant être rejetés dans l’environnement en cas d’accident (terme source). Initialement, dans les évaluations, seuls le tritium (T), l’activation des poussières de tungstène (matériau constituant la première paroi, avec le béryllium) et les produits de corrosion issus des systèmes de refroidissement étaient considérés. Au regard de son extrême toxicité chimique, les poussières de béryllium doivent être également prises en compte. Une étude conduite dans le cadre d’un projet de recherche exploratoire a permis de clarifier la thermodynamique du système Be-O-H-T à l’état gazeux.


L’objectif de cette thèse consiste à poursuivre ces travaux en étudiant les facteurs qui limitent la formation des composés gazeux et les interactions hétérogènes entre gaz et poussières. Les premières évaluations du terme source ont montré que le béryllium, l’hydrure de béryllium (BeH2) et l’hydrure de béryllium tritié (BeT2) étaient les composés solides d’intérêt prioritaire.


Il faut donc déterminer les propriétés électroniques et structurelles de ces systèmes en se basant sur la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT). Cette étude est menée

par l’intermédiaire du logiciel Quantum espresso avec l’utilisation d’ondes planes et de

pseudo-potentiels.


Avant toute chose, les premiers modèles permettant de décrire le béryllium métallique et la formation de défauts ont été établis et construits. Cette étape essentielle consiste en une optimisation de la taille des super-cellules et des différents paramètres de calcul tels que le choix du pseudo-potentiel, l’énergie de coupure, l’échantillonnage de la zone de Brillouin (nombre de points k) et la valeur du smearing. Au travers de ces

modèles, certaines grandeurs physiques ont été calculées (paramètre de maille, énergie de cohésion, diagramme de bande, module de compressibilité) et comparées aux données disponibles dans la littérature (théorique et expérimentale) afin de les valider. Un bon accord est obtenu entre ces dernières et les résultats obtenus à l’issu de ces premiers travaux, comme le montre le diagramme de bandes illustré après.


La prochaine étape consistera à étudier, l’hydrure de béryllium massif, les surfaces de Be et BeH2 mais également les premières grandeurs thermodynamiques via l’analyse des spectres de phonons.