Etude des mécanismes de corrosion des céramiques en milieu chlorures fondus

Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

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Référence

SL-DAM-25-0872  

Direction

DAM

Description du sujet de thèse

Domaine

Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences

Sujets de thèse

Etude des mécanismes de corrosion des céramiques en milieu chlorures fondus

Contrat

Thèse

Description de l'offre

Le CEA Valduc exploite des procédés mettant en œuvre des sels fondus. Ces sels, à base de chlorures peuvent présenter un caractère corrosif, notamment en présence d’impuretés conduisant à la présence d’oxygène. Cela induit la dégradation des matériaux utilisés dans les procédés. L’étude proposée ici vise à comprendre ces mécanismes de dégradation dans le but de trouver les matériaux qui répondent le mieux aux besoins du CEA Valduc. Au-delà des besoins propres du CEA Valduc, cette étude s’intègre plus largement dans les travaux visant à comprendre et limiter la corrosion dans les milieux fondus à haute température, verrou technologique majeur pour les réacteurs modulaires avancés (AMR) à base sels fondus.
La thèse proposée a pour but d’étudier et de comparer différents matériaux réfractaires au contact de sels de chlorures. Des matériaux de type oxydes (MgO ; Y2O3 ; Ta2O5) ou carbures (TaC) seront étudiés, au contact des sels CaCl2 ; NaCl ; KCl. Il s’agira de mesurer les solubilités de ces éléments dans les différents milieux sels fondus. L’objectif final est d’évaluer le comportement de ces matériaux dans des conditions agressives, et de comprendre les mécanismes de dégradation de ces matériaux.
Plusieurs études ont mis en évidence le rôle prépondérant de la microstructure des matériaux vis-à-vis de la durabilité chimique. La caractérisation initiale des matériaux se fera grâce aux moyens de l’IJL (MEB/MET, DRX). Une étude thermodynamique sur le logiciel FactSage sera également réalisée afin de prédire le comportement des matériaux et les réactions chimiques possibles. Le cœur de la thèse sera constitué des tests de corrosion. Il s’agira de mesurer les constantes de solubilités de ces différents matériaux dans les sels de chlorures et ensuite d’étudier les phénomènes survenant à l’interface sels/matériaux sur des échantillons frittés. La littérature met en évidence l’influence prépondérante de la quantité d’oxygène sur le caractère corrosif des sels fondus. Contrôler finement et mesurer in situ cette quantité est crucial dans le cadre de ces travaux. Pour cela, le-a doctorant-e aura à sa disposition les moyens du CEA permettant de travailler en atmosphère inerte et de réaliser des mesures par électrochimie analytique. Des analyses élémentaires (ICP-AES/MS ; Spectroscopie UV-Vis) post-corrosion dans les sels seront associées aux caractérisations microstructurales des échantillons pour proposer des mécanismes de corrosion sur chaque matériau.
L'ensemble des essais se dérouleront sur le site du CEA Valduc, l'étudiant-e sera ponctuellement amené-e à faire des déplacements sur le site de l'IJL à Nancy.

Université / école doctorale


Université de Lorraine

Localisation du sujet de thèse

Site

Valduc

Critères candidat

Formation recommandée

Master 2 Chimie Matériaux

Demandeur

Disponibilité du poste

01/10/2025

Personne à contacter par le candidat

DALGER Thomas thomas.dalger@cea.fr
CEA
DAM/CVA/CVA
CEA - DAM
centre de Valduc
21120 IS SUR TILLE
03 80 23 40 15

Tuteur / Responsable de thèse

Petitjean Carine carine.petitjean@univ-lorraine.fr
Université de Lorraine
Institut Jean Lamour
Université de Lorraine
Institut Jean Lamour - UMR 7198
Dépt 2 : Chimie et Physique des Solides et des Surfaces
Equipe 206: Surface et Interface, Réactivité Chimique des Matériaux
Campus ARTEM
2 allée André Guinier
54000 NANCY

03.72.74.27.38

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