Etude de la préparation et purification de sel combustible pour les futurs réacteurs à sels fondus H/F

Informations générales

Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités

• La coopération

• La curiosité

Référence

Description de l'unité

Le STDC a pour mission d'amplifier le développement des technologies durables pour les systèmes énergétiques décarbonés (nucléaire et énergies renouvelables). L'un de ses principaux enjeux est de positionner le CEA comme acteur majeur de l'environnement et de l'économie circulaire. C'est un service commun intégrant deux laboratoires basés sur le site de Marcoule et trois laboratoires à Grenoble. Le poste est situé au LRVE (Laboratoire de développement des procédés de Recyclage et Valorisation pour les systèmes Energétiques décarbonés), l'une des deux équipes du service basées à Marcoule.
L'objectif du LRVE, nouveau laboratoire créé en 2020, est de concevoir des procédés de recyclage et valorisation de métaux/matériaux pour des applications nucléaires et hors nucléaire en lien avec les systèmes énergétiques bas carbone. Le laboratoire dispose d'un panel étendu de compétences scientifiques et techniques permettant de pour proposer une offre R&D intégrée aux différents acteurs du recyclage. Il pilote notamment une plateforme d'instrumentation, transverse au département, qui développe différentes techniques d'imagerie ainsi que de méthodes optiques et/ou spectroscopiques dédiées à l'étude des procédés. Le laboratoire compte à ce jour 20 permanents (11 ingénieurs, 9 techniciens) et une vingtaine de non permanents (doctorants, post-doctorants, alternants, stagiaires).

Domaine

Chimie

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Etude de la préparation et purification de sel combustible pour les futurs réacteurs à sels fondus H/F

Sujet de stage

L'objectif du stage est d'optimiser la synthèse et la purification d'un sel combustible à base de chlorure de plutonium pour un concept de réacteur nucléaire à sels fondus en cours de développement en France. La synthèse du sel sera effectuée à partir de différents précurseurs solides de plutonium par des réactions gaz-solide. Le PuCl3 formé sera ensuite utilisé pour préparer le sel ternaire afin d'étudier sa pureté et ses propriétés par électrochimie.

Durée du contrat (en mois)

5 à 6 mois

Description de l'offre

Depuis plusieurs années sur le plan international, le développement de réacteurs nucléaires à sel fondu à spectre rapide ou thermique s'est intensifié avec un foisonnement de concepts de réacteur à base de sels chlorures ou fluorures (start-ups, projets nationaux, …). Selon les concepts, la puissance électrique fournie par ce type de réacteurs peut varier de 1 MWe à 1,5 GWe. Classés parmi les réacteurs innovants de IVème génération, les réacteurs à sels fondus utilisent un combustible liquide qui assure également le rôle de fluide caloporteur. Ces réacteurs présentent l'avantage d'assurer une meilleure gestion de la matière, une sureté intrinsèque supérieure et une grande flexibilité.

Le stage s'inscrit dans le cadre d'un développement d'un réacteur français à sel fondu à spectre neutrons rapide fonctionnant à haute température (≈ 600 °C) dans lequel les actinides tels que le plutonium sont dissous dans un liquide composé de chlorures, d'alcalins et d'alcalino-terreux. Pour alimenter ce réacteur, l'une des étapes essentielles est la fabrication du sel combustible via la maîtrise de la chimie des chlorures, en particulier, la production du PuCl3 avec un haut degré de pureté. La synthèse de PuCl3 est généralement réalisée par une réaction gaz solide en température entre un précurseur Pu et un agent chlorant (Cl2, HCl, COCl4, CCl4…).

L'objectif principal de ce stage est d'étudier la pureté du PuCl3 fabriqué dans un sel chlorure. Pour cela, il faudra :

• Synthétiser le chlorure de plutonium par réaction gaz-solide à partir d'un précurseur plutonium
• Préparer et purifier le sel chlorure fondu
• Réaliser des mesures électrochimiques dans le sel pour étudier le comportement du plutonium et évaluer sa pureté
• Caractériser les chlorures d'actinides synthétisés et les échantillons de sels refroidis par diverses méthodes analytiques disponibles (DRX, TG, spectrométrie alpha, …

Le stage comporte une grande partie expérimentale avec un travail en boîte à gants en laboratoire conventionnel (25 %) et en zone contrôlée avec une manipulation de matières radioactives (75 %).

Le stage aura lieu au CEA ISEC sur le site de Marcoule, situé proche d'Avignon, dans un laboratoire avec des thématiques diverses sur le recyclage et la valorisation des matériaux stratégiques.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Expériences réalisées en boîte à gants, techniques électrochimiques, spectrométrie alpha, DRX

Profil du candidat

Le/la  candidat(e) devra faire preuve de sérieux, rigueur, volontarisme et persévérance dans les expérimentations et posséder des connaissances approfondies en chimie. Des connaissances en thermodynamique et/ou en électrochimie seront appréciées ainsi qu'une motivation à travailler dans un environnement nucléaire en zone contrôlée.

Site

Marcoule

Localisation du poste

France, Occitanie, Gard (30)

Ville

  Bagnols sur Cèze

Critères candidat
Langues

Anglais (Intermédiaire)

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Formation recommandée

Master2 ou école d'ingénieur en chimie

Possibilité de poursuite en thèse

Non

Disponibilité du poste

01/02/2024

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