Chercheurs permanents : Sylvie DELPECH, Céline CANNES, Davide RODRIGUES

Doctorants : Hugo SAUZET, Alexandre CHMAKOFF, Letissia HAMZA, Joelle CONSTANTINE

Post-doctorant : Victor HAQUIN

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, nous travaillons avec le CEA notamment sur les réactions de corrosion des matériaux de structure.

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 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 2020-2021

  • 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’absence de corrosion des matériaux de structure par le contrôle du potentiel redox du sel fondu.
  • 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, HEF, ORANO, JRC Karlsruhe, Université de Valladolid, ENGIE- Belgique, Terrestrial Energy, Seaborg Danemark

Thèses en cours

Hugo SAUZETEtude du procédé de nitrocarburation des aciers en sels fondus, financement CIFRE – HEF, Université Paris-Saclay, 2019 – 2022

Alexandre CHMAKOFFCompréhension des mécanismes de corrosion en environnement réacteurs du futur à combustible et caloporteur sels fondus, financement CEA, Université Paris-Saclay, 2019-2022

Laetitia HAMZA, Chimie du graphite, magnésium et uranium dans les hydroxydes fondus pour des opérations de traitement/conditionnement de déchets, ORANO funding, Université Paris-Saclay, 01/2022 – 12/2024

Joelle CONSTANTINE, Recherche d’une voie de traitement pétrochimique de sels chlorures à haute température, ORANO funding, Université Paris-Saclay, 2022-2025

Post-doctorat en cours

Victor HAQUIN, Mise au point du protocole d’analyse ICP-AES de sels fondus à base de fluorures, Projet SAMOSAFER

Thèses soutenues

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 JASKIEROWICZExtraction des actinides et des lanthanides du combustible du réacteur rapide à sels fondus, financement CIFRE – RHODIA, Université Paris-Saclay, 2012

Publications récentes

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

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