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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-17-0167

DOMAINE DE RECHERCHE
Interactions rayonnement-matière / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Mécanismes de la radiolyse de l’eau dans les hydrates cimentaires et implication dans la formation de H2

RÉSUMÉ DU SUJET

Dans les matrices cimentaires utilisées pour le conditionnement des déchets radioactifs de faible et moyenne activité, la radiolyse est à l’origine d’une production de H2 présentant un risque vis-à-vis de la sûreté des entreposages. L’évaluation des quantités émises de H2 repose actuellement sur un modèle ne considérant que la décomposition de l’eau libre, hypothèse conduisant à négliger toute l’eau mobilisée pour la constitution des hydrates cimentaires sous forme d’eau de constitution (OH?) ou de cristallisation (H2O). Or, le principal hydrate, le silicate de calcium hydraté (C-S-H), est un "gel" comportant une quantité d’eau significative sous toutes ses formes, suggérant une susceptibilité radiolytique potentielle.

Dans ce contexte, il convient, d’une part, de démontrer et quantifier la formation de H2 radiolytique à partir des "C-S-H", d’autre part, de comprendre les mécanismes primaires en relation avec leur structure et en particulier avec les différentes formes d’eau en présence. La méthode de travail envisagée consiste à synthétiser plusieurs types de C-S-H différant par la proportion respective de leurs différentes formes d’eau, de les conserver dans une humidité relative contrôlée et de les caractériser avant et après irradiation, celle-ci permettant mesurer le dihydrogène formé. Les matériaux retenus sont des C-S-H cristallisés modèles (tobermorite et jennite) ou des C-S-H plus ou moins amorphes tels qu’issus de l’hydratation du ciment Portland et variant par leur rapport Ca/Si. La caractérisation met en œuvre des essais de sorption-désorption de vapeur d’eau, la diffraction des rayons X, la RMN du proton et du silicium, la spectroscopie infrarouge (du lointain au moyen) pour une humidité relative donnée. Les résultats seront confrontés à des simulations de dynamique moléculaire réalisées sur ces mêmes systèmes.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

chimie des matériaux; physico chimie

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l'Energie
Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/09/2017
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Sophie LE CAER  

CNRS
DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS
DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS
Bât.546
CEA Saclay
91191 GIf/Yvette

Téléphone : +33 1 69 08 15 58

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Sciences Chimiques: Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes (2MIB)
DIRECTEUR DE THÈSE

Sophie LE CAER

CNRS
DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS
DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS
Bât.546
CEA Saclay
91191 GIf/Yvette