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Stage de M2 : Study of the lanthanide electrochemical behaviour in molten salts

par Emilie Secret - 24 novembre 2020

Les déchets radioactifs provenant de l’industrie nucléaire peuvent être difficiles à traiter, des systèmes complexes et/ou coûteux sont généralement nécessaires pour détruire les déchets de manière sûre et efficace. Dans une quête d’optimisation de la gestion des déchets, Orano recherche en permanence des solutions sûres et optimisées pour les exploitants nucléaires pour le conditionnement, le transport et/ou le stockage de toutes les catégories de déchets. Cette approche repose sur une amélioration constante des procédés utilisés et sur le développement de nouvelles techniques en relation avec les laboratoires universitaires. Ainsi, Orano, le laboratoire PHENIX (Sorbonne Université) et le laboratoire LR4CU (Université de Lille) ont établi une collaboration dans le but d’évaluer une méthodologie basée sur la pyrochimie dans les sels fondus pour traiter les déchets nucléaires industriels faiblement radioactifs contenant des matières organiques.

Les sels fondus pourraient offrir des avantages significatifs par rapport à la pyrométallurgie et pourraient conduire à une percée significative dans le domaine. Le sel fondu est un procédé de traitement thermique robuste qui peut être utilisé pour détruire par oxydation et efficacement les constituants organiques des déchets mixtes et dangereux, et des matières énergétiques, en retenant les constituants inorganiques et radioactifs dans le sel [1]. Selon la nature chimique du sel fondu a plusieurs fonctions. (1) Il agit comme un milieu de dispersion à la fois pour les déchets traités et pour l’air. (2) Il peut oxyder la matière organique comme dans le cas des carbonates fondus, où l’oxygène se dissout chimiquement en formant des ions peroxyde et superoxyde qui sont un agent oxydant puissant. (3) Il peut capturer la plupart des cendres, radionucléides, métaux lourds et autres matériaux non combustibles associés aux déchets. Par exemple, les espèces acides telles que F, Cl, Br, I, S et P dans les déchets réagissent avec le carbonate fondu formant les sels neutralisés correspondants. Certains métaux contenus dans les déchets peuvent également réagir avec le sel et l’oxygène en formant des oxydes ou sels métalliques. Ces oxydes et sels métalliques insolubles sont communément appelés cendres [2,3].

Des travaux antérieurs, menés dans les deux laboratoires, ont montré que la matière organique (polyéthylène, néoprène et isoprène) peut être dégradée en plusieurs sels fondus oxydants simples. L’étape suivante consiste à évaluer la possibilité de combiner les propriétés de ces sels dans des mélanges complexes pour décomposer la matière organique. Cependant, peu d’études sont consacrées à de tels systèmes et aucune donnée expérimentale n’est disponible.

L’objectif du stage est de caractériser les espèces métalliques dissoutes dans le bain en utilisant des méthodes électrochimiques. Le développement d’une cellule électrochimique sera nécessaire pour les sels fondus oxydants. Ce développement s’appuiera sur les cellules mises au point au laboratoire pour d’autres types de sels fondus.

Période de stage : Février-Juillet 2021

Contact : ana-gabriela.porras-gutierrez@sorbonne-universite.fr anne-laure.rollet@sorbonne-universite.fr

1. P. Kovařík, J. D. Navratil and J. John, Sci. Technol. Nucl. Install., (2015)1.

2. Z. Yao, J. Li and X. Zhao, Chemosphere, 2011, 84, 1167–1174.

3. J. Stimmel,R.Wishau, K. B. Ramsey,A.Montoya,J.Brock, and M. Heslop, in Proceedings of the Waste Management ’99 symposium (WM ’99), Tucson, Ariz, USA, February-March 1999