En France, l’industrie éléctronucléaire produit environ 68% de l’électricité du territoire, et ce avec une empreinte carbone très basse. Elle est cependant génératrice de divers déchets radioactifs au cours de son cycle de vie, et notamment de déchets dits de Haute Activité issus du retraitement du combustible usé. Ces déchets sont immobilisés au sein d’une matrice vitreuse borosilicatée dont la structure permet d’incorporer à l’échelle atomique un grand nombre d’éléments chimiques, et garantir d’excellentes propriétés de comportement à long terme. Les enjeux à venir de la filière peuvent conduire à une évolution des combustibles nucléaires, de leur taux de combustion et l'adaptation des procédés de traitement et de recyclage, ce qui pourrait modifier la nature et la composition chimique des solutions de déchets destinées à la vitrification. Parmi ces éléments, le gadolinium (Gd), utilisé comme absorbeur neutronique dans les combustibles nucléaires, suscite un intérêt particulier en raison de son comportement complexe en solution solide et de son potentiel à former des phases cristallines (ex. apatites silicatées) en interaction avec d’autres terres rares (La, Nd) ou actinides (Am). Ces phases cristallines pourraient modifier profondément la structure du réseau vitreux et altérer les propriétés du matériau (durabilité chimique, résistance à l’irradiation). Ce travail de thèse vise ainsi à comprendre et quantifier les effets synergiques entre le gadolinium et les autres terres rares sur des verres borosilicatés, afin de mieux appréhender les affinités de cristallisation entre les différents éléments. Il permettra ainsi d’identifier la nature, la structure, la taille et la teneur des différentes phases susceptibles de se former. Leurs modifications structurales induites par des irradiations alpha seront également étudiées afin de simuler l’effets des actinides, et notamment le gonflement des phases cristallines et son effet sur le matériau
Le/la doctorant/doctorante bénéficiera des compétences reconnues du laboratoire sur la formulation de verres et l’étude de leurs propriétés physico-chimiques. L’ensemble des moyens mis à disposition permettra une approche globale du sujet, en travaillant sur une thématique en plein essor et porteuse de forts enjeux industriels. L’expérience acquise pendant ce travail interdisciplinaire pourra se valoriser dans le domaine des matériaux.