Offre de stage post-doctoral : Etudes de voies potentielles pour le recyclage du zirconium d H/F
Commissariat A Le Energie Atomique
Marcoule France, Occitanie
il y a 4j

Intitulé de l'offre

Offre de stage post-doctoral : Etudes de voies potentielles pour le recyclage du zirconium d H / F

Sujet de stage

Etudes de voies potentielles pour le recyclage du zirconium des gaines en Zircaloy des combu

Durée du contrat (en mois)

Description de l'offre

Actuellement, environ 90% de la production de zirconium métallique est destinée à des applications nucléaires. Le zirconium est en particulier utilisé sous forme d’alliage appelé Zircaloy pour la fabrication des gaines renfermant le combustible des réacteurs à eau pressurisée (REP).

Ces gaines assurent le maintien de la colonne combustible, isolent ce dernier du fluide caloporteur (pour le protéger de son action corrosive) et assurent le confinement de la matière nucléaire et des produits de fission.

Lors du séjour en réacteur, les gaines de Zircaloy subissent des transformations liées à l’irradiation (formation de produits d’activation, inclusion de produits de fission, fluage, durcissement ) ainsi qu’à des mécanismes de corrosion (oxydation, hydruration ).

Après leur passage en réacteur, les gaines de Zircaloy sont d’abord cisaillées en tronçons puis séparées du combustible dans les ateliers de tête des usines de retraitement de La Hague.

Elles sont ensuite compactées, conditionnées en colis CSD-C et entreposées de façon sûre en attendant leur stockage en site géologique.

Le zirconium des gaines (constituant 98% du Zircaloy) pourrait toutefois être recyclé pour fabriquer de nouvelles gaines s’il était suffisamment décontaminé vis-

à-vis des produits de fission et d’activation. La valorisation du zirconium des gaines représenterait ainsi un gain économique important sur la matière première compte tenu du cours du kilogramme de Zr purifié vis-

à-vis du hafnium. De plus, elle permettrait une réduction substantielle des volumes de déchets de moyenne activité destinés au stockage en site géologique profond.

Un premier travail d’analyse bibliographique a permis de répertorier les différentes voies possibles envisagées pour le recyclage du Zircaloy.

Parmi ces différents procédés, deux se distinguent en particulier pour une séparation du Zr :

la chloration par voie sèche qui consiste à convertir les éléments présents dans la gaine en chlorures par réaction chimique à haute température avec Cl2.

Ces éléments sont ensuite séparés par distillation et ZrCl4 purifié peut alors intégrer le procédé de fabrication classique de Zr métal (procédé Kroll).

l’électroraffinage en milieux sels fondus à haute température qui consiste à électroséparer un ou plusieurs éléments spécifiques, par application d’un courant électrique entre deux électrodes plongées dans le sel.

L’électroraffinage devrait permettre l’obtention de Zr purifié directement sous forme métallique.

Suite à cette analyse, des premiers travaux exploratoires ont été menés au CEA Marcoule, dans le cadre d’une thèse, sur les potentialités d’un recyclage des gaines par électroraffinage en milieux sels fondus.

L’approche thermodynamique et les données expérimentales acquises au cours de cette étude sont autant de points encourageants qui confortent les potentialités du recyclage du Zircaloy par électroraffinage.

Faute de données expérimentales, de nombreuses questions restent néanmoins à instruire,

Profil du candidat

Doctorat en chimie des matériaux ou chimie des procédés et électrochimie, compétences en thermodynamique souhaitées

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