Cette thèse vise à développer une plateforme microfluidique instrumentée et automatisée dédiée à l'étude de la démixtion en 3ème phase dans les procédés d'extraction liquide-liquide, appliquée à la problématique de sécurisation des diluants du procédé mis en œuvre à l'usine de La Hague (retraitement du combustible nucléaire).
Le diluant étant indispensable au bon fonctionnement hydrodynamique de l'usine, mais son approvisionnement historiquement fragilisé (arrêts de production, non-conformités, non-renouvellement de contrats), cette plateforme permettra de caractériser rapidement et de façon automatisée le comportement de diluants alternatifs vis-à-vis de la formation de 3ème phase du système solvant TBP/diluant fortement chargé en actinides (U(VI), Pu(IV)).
Le dispositif à développer assurera le contact contrôlé entre phases aqueuse et organique tout en assurant le suivi in situ et en continu de la concentration en actinides par spectroscopie UV-Vis. La détection de l'apparition de la 3ème phase sera effectuée par des méthodes d'extinction de lumière, connues au laboratoire pour être adaptées à la caractérisation des suspensions colloïdales.
A terme, cette approche instrumentale sera complétée par des mesures SAXS en ligne, permettant de sonder l'arrangement moléculaire local du TBP et du diluant en régime diphasique afin de modélisation les phénomènes intervenant dans la démixtion.
Le développement de cet outil s'appuiera au préalable sur une étude bibliographique des conditions de formation de la 3ème phase dans les systèmes liquide-liquide. Au moins trois diluants candidats seront évalués sur cette plateforme selon un plan expérimental faisant varier température, pH et composition en actinides, avec des essais menés successivement sur simulants, U seul, Pu seul, puis mélange U+Pu.