Etude expérimentale de la faisabilité de piégeage des gaz rares par des matériaux poreux innovants

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Nom du doctorant : Julie NGUYEN-SADASSIVAME
Lieu de thèse : Laboratoire expérimentation environnement et chimie (L2EC) - Cadarache (13)
Date de début : octobre 2020

Le sujet de thèse expérimentale porte sur le développement de matériaux poreux innovants, les Metal-Organic-Framework, pour piéger des gaz rares tels que le Xénon et le Krypton. Le développement des MOFs est en pleine essor notamment vis à vis des problématiques de piégeage de l'énergie ou des gaz à effet de serre. Ces gaz rares radioactifs sont produits par la désintégration du combustible nucléaire. Très peu réactifs chimiquement et très volatils, ils sont difficilement piégeables et séparables. Pour les installations nucléaires, les rejets de ces gaz radioactifs peuvent survenir aussi bien en fonctionnement normal et qu’en cas d’accident.

L'enjeu est de concevoir et synthétiser un matériau microporeux susceptibles d'être suffisamment sélectif pour piéger efficacement ces gaz en air/humide. Il y aura un gros volet synthèse organique de ces MOFs, leurs caractérisations structurales puis ensuite déterminer leurs capacités de piégeage vis à vis de ces gaz.

Le travail de thèse se composera de trois phases successives :

• Etude bibliographie.
  

• Développement du banc expérimental à l’échelle du laboratoire, mise au point des méthodes de mesure par spectrométrie de masse pour la mesure des gaz rares (phase réalisée à l'IRSN) et par RMN du solide (Ecole Nationale Supérieur de Chimie de Lille = ENSCL) pour caractériser les gaz piégés au sein de la matrice solide.
  

• Synthèse et caractérisation de matériaux poreux et qualification vis-à-vis du piégeage des gaz rares. Il n’est pas exclu que des matériaux commerciaux puissent aussi être étudiés.
  

• Rédaction du mémoire de thèse Ce volet expérimental se fera en temps partagé entre l’IRSN à Cadarache et l’ENSCL/UCCS de Lille.