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En vue d'un déploiement sur le parc EDF à l'horizon 2035, de nouveaux assemblages de combustible, appelés EATF (Enhanced Accident Tolerant Fuel), sont actuellement à l'étude.

La particularité de ces assemblages réside dans l'ajout d'un revêtement en chrome aux tubes de gainage en alliage de zirconium, dans le but d'améliorer la résistance à l'oxydation à haute température et de réduire la génération d'hydrogène en cas de perte de refroidissement primaire.

De plus, dans cette configuration, les pastilles de combustible en UO2 pourraient également être dopées à l'oxyde de chrome pour améliorer la densité des pastilles et réduire le relâchement de gaz de fission.

Le retraitement du combustible entraînera ainsi la production de verres plus riches en chrome, ce qui pourrait modifier la microstructure, d’un verre homogène vers un vitro cristallins, et ainsi le comportement à long terme de ces verres de haute activité, destinés à un stockage géologique profond.

L’objectif de ce stage est de mieux comprendre et caractériser la réactivité chimique des interfaces entre les cristaux et un verre englobant non radioactif.

Dans un premier temps, vous devrez comparer différentes méthodologies d’élaboration de verres hétérogènes afin de proposer un protocole de synthèse efficace et reproductible.

Ce protocole permettra d’étudier des vitro-cristallins en s’affranchissant des gradients chimiques potentiels entre le verre englobant et les cristaux.

Dans un deuxième temps, des verres à différentes teneurs en cristaux seront élaborés et étudiés par diverses techniques d’analyse (microscopie, MEB, Raman) pour une caractérisation structurale et microstructurale approfondie.

Enfin, les verres seront altérés sous des conditions précises afin de déterminer leurs vitesses de dissolution, et un suivi de la dissolution sera possible grâce à des analyses de solutions (spectroscopie UV, chromatographie ionique).

Ce travail, à la fois bibliographique et expérimental, permettra au candidat de développer ses compétences techniques en physico-chimie des matériaux, ainsi que ses capacités organisationnelles et son sens critique, par la synthèse et l’analyse des résultats.

Vous intègrerez les équipes de l’Institut des Sciences et technologies pour une Economie Circulaire des énergies bas carbone – ISEC.