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La Recherchev2

 Propositions de thèses 2017

 Étude de matériaux moléculaires de type Metal-Organic Framework pour le piégeage du ruthénium


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​Discipl​ines : chimie, physique

Lieu de thèse : Lille (59)

Date de début : octobre 2017



Compétences recherchées

  • ​Bac +5 Master 2 ou école d’ingénieur, en chimie - physique
    Exemple de Masters 2 : M2 Lille 1 – Atmospheric Environnment Physical and Analytical Chemistry ou Chimie et matériau du nucléaire, mention chimie



Sujet de thèse


Lors d’un accident grave survenant sur un réacteur à eau pressurisée (REP), les radionucléides les plus volatils et radiotoxiques, notamment le ruthénium, sont susceptibles d’être partiellement rejetés dans L’atmosphère. Ainsi, certaines formes chimiques volatiles de produits de fission comme RuO4, I2 et CH3I, ne sont pas totalement piégées par le filtre à sable (et le préfiltre métallique), dispositif actuel pour retenir les radionucléides dans l’enceinte de confinement d’un REP en France. Par ailleurs, dans les installations nucléaires de type laboratoire-usine, différents scénarios accidentels peuvent conduire à un rejet de produits de fission (PF) gazeux volatils, notamment RuO4, hors de l’installation (scénario type « perte refroidissement cuves PF » par exemple). Suite à ce constat, il apparaît nécessaire de réfléchir à des pièges efficaces pour les formes volatiles des radionucléides précités, en particulier RuO4 pour la thèse proposée. Récemment sont apparus de nouveaux types d’adsorbants, appelés Metal-Organic Framework (MOF). Ils présentent de nombreux avantages potentiels vis-à-vis des adsorbants dits « classiques », notamment en termes de porosité accrue et d’existence d’une partie organique offrant des possibilités infinies de fonctionnalisations pour améliorer les propriétés de piégeage. 

L’objectif principal de la thèse est l’étude des interactions entre les MOFs et le ruthénium afin de disposer de pièges innovants efficaces vis-à-vis de ce radionucléide. 

Les différentes étapes de ce travail seront les suivantes :
  • En première année, après une étude bibliographique complète sur les MOFs et le piégeage de Ru, le doctorant se familiarisera avec les méthodes expérimentales identifiées (DRX, MET, mesure de porosité, μ-spectroscopie Raman, DRIFT, XPS, ToF-SIMS...). Les premiers essais de filtration de RuO4 sur MOFs existants pourront être réalisés. 
  • En deuxième année, au vu de l’analyse bibliographique, une synthèse optimisée de MOFs pour le piégeage de Ru pourra être envisagée, ainsi que la poursuite des essais de génération/filtration de RuO4(g) avec ces MOFs synthétisés. Suite à cela, les résultats expérimentaux devront être analysés et interprétés ; les MOFs pourront également être caractérisés après essais de filtration (MEB...). 
  • En dernière année, la caractérisation des MOFs fonctionnalisés synthétisés sera poursuivie (étude paramétrique : influence de la température, débit gaz,...), éventuellement ouverte à d’autres types de média filtrants (zéolithe...) si le calendrier le permet, avant la rédaction du mémoire de thèse.