Chercheurs permanents : Sylvie DELPECH, Céline CANNES, Davide RODRIGUES
Doctorants : Joelle Constantine, Letissia Hamza
Post-doctorants : Charly Carrière, Gabriela Duran Klie, Aurélien Beaumais
Description des activités de recherche
Un laboratoire d’étude de la chimie des sels fondus a été installé en 2005 à Orsay afin d’étudier le concept de réacteur à sels fondus à spectre rapide (le Molten Salt Fast Reactor, MSFR) développé par le CNRS dans le cadre du programme national PACEN. Depuis, des études expérimentales sur la chimie et le traitement du sel combustible liquide (composé d’un mélange de LiF, ThF4 et UF4) sont menées avec un soutien national mais également au travers de plusieurs projets européens (EVOL, SAMOFAR et actuellement SAMOSAFER) et une collaboration industrielle avec RHODIA (jusqu’en 2016), intéressé par une voie possible de valorisation du thorium. Depuis deux ans, une nouvelle voie de recherche de concept de réacteur à sels fondus se dessine, basée sur le cycle nucléaire U/Pu et un sel de chlorures fondus. Dans ce cadre, au sein de l’équipe CHIMèNE, une thèse financée par le CEA a été consacrée aux réactions de corrosion des matériaux de structure dans des sels chlorures. Actuellement ces études sont principalement réalisées dans le cadre du projet européen MIMOSA (2022-2026) et de 4 projets France 2030, SELF (2022-2026), ISAC (2022-2026), PORTHOS (2023-2027) et MOSARWASTE (2023-2027).
Les sels fondus sont des solvants dont les propriétés chimiques sont très variées et dépendantes de la nature des sels entrant dans leur composition. L’installation du laboratoire d’étude des sels fondus à Orsay et des dispositifs expérimentaux associés (BAG inertes nucléarisées ou non, potentiostats, DRX, ICP/AES, ATG/DSC a permis d’élargir notre domaine de compétences et de s’investir dans d’autres thématiques de recherche en relation avec la chimie des sels fondus, telles que le traitement pyrochimique du combustible solide (projets européens ACSEPT et SACSESS), la chimie de sels caloporteurs à base de nitrates fondus pour les réacteurs rapides sodium ou les centrales solaires à concentration (AREVA), la production directe de UF6(g) et son interaction avec les matériaux de structure (AREVA), la nitruration des aciers bas carbone en milieux carbonates fondus (HEF) ou la dissolution des déchets métalliques pulvérulents dans les hydroxydes fondus (CEA et ORANO).
Highlights 2022
- Le développement de la micro-chromatographie gazeuse pour l’analyse des gaz en montage direct sur un réacteur électrochimique à sels fondus à haute température.
- L’importance de la chimie des sels fondus sur la réactivité des espèces et matériaux.
- Des travaux sur les moyens de protéger les matériaux de la corrosion en modifiant la chimie du mélange de sels fondus.
- L’influence de la nature du creuset sur la dissolution de Mg dans les hydroxydes fondus.
Collaborations
LPSC Grenoble, CEA Saclay, CEA Marcoule, CEA Cadarache, ORANO, University of Berkeley, SOLVAY, NAAREA
Thèses en cours
Joelle Costantine, Chimie des sels chlorures fondus pour les concepts de réacteur nucléaire à sels fondus ; Financement ORANO, Université Paris-Saclay, 2022-2025
Letissia Hamza, Développement d’un procédé de dissolution des déchets métalliques pulvérulents en milieu hydroxydes fondus, Financement ORANO, Université Paris-Saclay, 2022-2025
Post-doctorats en cours
Charly Carrière, Définition d’une méthode d’évaluation accélérée de la corrosion des matériaux en milieu sels fondus, Projet ciblé A-DREAM du PEPR DIADEM, 01/2023-06/2024.
Gabriela Duran Klie, Définition d’une méthode d’extraction du combustible usé par réduction en milieu sels fondus, Projet européen MIMOSA, 01/2023-12/2024.
Aurélien Beaumais, Etude d’un procédé de préparation de ThCl4 anhydre pour les réacteurs à sels fondus, Contrat de collaboration SOLVAY/CNRS, 2022-2024
Thèses soutenues
Alexandre CHMAKOFF, Compréhension des mécanismes de corrosion en environnement réacteurs du futur à combustible et caloporteur sels fondus, financement CEA, Université Paris-Saclay, 2023
Hugo SAUZET, Etude du procédé de nitrocarburation des aciers en sels fondus, financement CIFRE – HEF, Université Paris-Saclay, 2022
Mickael ACHOUR, Mécanisme de corrosion du fer par UF₆ liquide à 80°C, financement ORANO, Université Paris-Saclay, 2018
Gabriela DURAN-KLIE, Étude du comportement de l’uranium et de l’iode dans le mélange de fluorures fondus LiF-ThF₄ à 650 °C, Thèse financée par Venezuela, Université Paris-Saclay, 2017
Thi-Kim-Khanh LE, Etude de la corrosion de l’acier dans le nitrate de sodium à 340°C, financement AREVA, Université Paris-Saclay, 2016
David RODRIGUES, Solvatation du thorium par les fluorures en milieu sel fondu à haute température : application au procédé d’extraction réductrice pour le concept MSFR, financement CIFRE – RHODIA, Université Paris-Saclay, 2015
Marie LUCAS, Microscopie électrochimique en milieu sel fondu : experience, modélisation et application à l’étude de la corrosion, financement Ecole Doctorale Paris, Université Pierre et Marie Curie, 2013
Sébastien JASKIEROWICZ, Extraction des actinides et des lanthanides du combustible du réacteur rapide à sels fondus, financement CIFRE – RHODIA, Université Paris-Saclay, 2012
Nicolas BEAR, Analyse thermique de la stabilité d’oxydes d’uranium et de leurs réactions avec des fluorures alcalins, financement AREVA, Université Paris-Sud, 2010
Publications récentes
Gabriela Duran-Klie, Davide Rodrigues, Sylvie Delpech, Electrochemical behavior of iodide ions in molten fluoride salts, acceptée pour publication dans Electrochim acta, 2023
Hugo Sauzet, Romaric Collet, Christophe Héau, Christophe Pupier, Davide Rodrigues, Céline Cannes, Sylvie Delpech, Redox properties of the carbonate molten salt Li2CO3 –Na2CO3 -K2CO3, Electrochimica Acta, 405 (2022) 139765
Sarah L’haridon-quaireau, Kimberly Colas, Bénédicte Kapusta, Bénédicte Verhaeghe, Marie Loyer−Prost, Impact of ion and neutron irradiation on the corrosion of the 6061−T6 aluminium alloy, Journal of Nuclear Materials, 553 (2021) 15305
P. Soucek, D. Rodrigues, O. Beneš, S. Delpech , A. Rodrigues, R.J.M. Konings, Electrochemical measurements of LiF-CaF2 -ThF4 melt and activity coefficient of ThF4 in LiF-CaF2 eutectic melt, Electrochimica Acta, 381 (2021) 138
Michel Allibert, Elsa Merle, Sylvie Delpech, Delphine Gerardin, Daniel Heuer, Axel Laureau, Simon Moreau, Preliminary proliferation study of the molten salt fast reactor, EPJ Nuclear Science and Technology, 6 (2020) 5
Sarah L’Haridon-Quaireau, Mathilde Laot, Kimberly Colas, Bénédicte Kapusta, Sylvie Delpech, Dominique Gosset, Effects of temperature and pH on uniform and pitting corrosion of aluminium alloy 6061-T6 and characterisation of the hydroxide layers, J. Alloys and Compounds, 833 (2020) 155146
Mickaël Achour, Laure Martinelli, Sylvie Chatain, Laurent Jouffret, Marc Dubois, Pierre Bonnet, Ania Selmi, Bertrand Morel and Sylvie Delpech, Corrosion of iron in liquid uranium hexafluoride, Corrosion engineering Science and Technology, 52 – 8 (2017) 611