La conception de nouveaux réacteurs nucléaires appelés MSR, pour Molten Salt Reactor, est actuellement à l’étude au CEA, mais également à l’échelle internationale. Au cours de leur fonctionnement, des produits de fissions gazeux sont générés au sein du réacteur et doivent être extraits de manière optimale, notamment le Xe et le Kr. Pour cela, des procédés par adsorption sur support solide dans des colonnes à lit fixe sont envisagés, mais nécessite le développement de matériaux très sélectifs et à haute capacité de sorption. Récemment, des matériaux de types Metal-Organic Framework (MOF) ont démontré des performances de piégeage de gaz rares de sélectivité exceptionnelles. Or, ces matériaux sont généralement synthétisés sous forme de fines poudres, ce qui n’est pas compatible avec une utilisation dans des procédés d’adsorption à lit fixe.
Cette thèse vise ainsi à synthétiser et proposer un procédé de mise en forme de MOFs afin que ces derniers puissent être utilisés en colonne pour le piégeage et la séparation des gaz rares. Dans un premier temps, les structures de MOFs les plus prometteuses seront identifiées dans la littérature et reproduites en laboratoire, puis un procédé permettant leur mise en forme granulaire sera développé. Cette mise en forme permettra l’utilisation optimisée des MOFs dans une colonne à lit fixe et leurs performances de capture seront déterminées grâce à un pilote de séparation de gaz.
L’étudiant(e) devra porter un fort intérêt pour l’expérimentation. Il/elle développera des compétences en synthèse et caractérisation de matériaux (MEB, DRX, adsorption-désorption d’azote, etc.). Plus généralement, l’étudiant(e) aura l’opportunité d’aborder les complexités liées à un procédé de traitement de gaz par des colonnes à lit fixe.