Le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est en charge de la caractérisation, avec de faibles incertitudes, des compositions isotopiques et des teneurs en produits de fission (PF) et actinides présents dans les combustibles après irradiation afin de qualifier des codes de calcul neutroniques nécessaires au pilotage et au développement des réacteurs nucléaires et du cycle. Ces analyses sont d’un intérêt majeur pour les études liées à l'amélioration de la gestion et de la sûreté des installations, au développement des combustibles du futur et également au retraitement et au stockage des déchets. Les techniques analytiques mises en œuvre au Laboratoire de développement Analytique Nucléaire Isotopique et Elémentaire (LANIE) du centre CEA de Saclay comptent parmi les plus performantes, et permettent d’atteindre des niveaux d’incertitudes allant de quelques pourcents à quelques pour mille ou inférieurs selon les éléments et isotopes visés. Ces techniques sont la spectrométrie de masse à thermo-ionisation (TIMS), la spectrométrie de masse à source plasma à couplage inductif multi-collection (ICPMS-MC) et quadripolaire (ICPMS-Q).

L’objectif de ce sujet post-doctoral est de mettre au point des méthodes d’analyse pour la réduction globale des quantités de matières associées aux analyses isotopiques multi-élémentaires (actinides et PF) de haute précision de combustibles irradiés, notamment par l’utilisation de nouvelles méthodes d’introduction « faibles quantités » sur ICPMS multi collecteur. Ces développements permettront notamment de réduire les quantités de déchets radioactifs (consommables et effluents), le débit de dose et le temps d’exposition analystes/échantillons radioactifs associés à ce type d’analyses.

Pour mener à bien ce projet, le(a) candidat(e) réalisera des développements analytiques en zone contrôlée pour réduire au maximum les quantités d’éléments requis pour analyse tout en maintenant ou en améliorant les niveaux d’incertitudes par comparaison aux méthodes actuellement disponibles.

Ces développements analytiques s’appuieront sur l’expertise poussée du laboratoire concernant les mesures isotopiques de haute précision par spectrométrie de masse (ICPMS-MC, TIMS, ICPMS-Q), les nouvelles méthodes d’introduction sur ICPMS, les nouveaux types de détecteurs, le traitement des signaux continus et transitoires ainsi que le couplage des techniques séparatives aux ICPMS. Le(a) candidat(e) bénéficiera de l’encadrement des spécialistes du laboratoire à tous les stades de l’étude, ce qui lui permettra d’acquérir un niveau d’expertise poussé sur un parc analytique de dernière génération.

Doctorat (PhD) dans le domaine de l’analyse élémentaire et isotopique par spectrométrie de masse. Le(a) candidat(e) devra disposer d’une expérience significative dans les techniques d’analyse isotopique de haute précision par spectrométrie de masse ICP. Une bonne maîtrise des techniques de traitement du signal et des méthodes d’estimation des d’incertitudes associées est recommandée. Le(a) candidat(e) sera en charge de la définition des stratégies analytiques, de la recherche bibliographique, des mises au point expérimentales et instrumentales, des interprétations, et de la valorisation des résultats sous forme de communications orales, de notes techniques ou de publications, et ce sous la supervision des experts du laboratoire. Les connaissances acquises par le(a) candidat(e) dans le cadre cette étude seront également applicables en dehors du domaine nucléaire. En effet, les analyses isotopiques de haute précision par ICPMS-MC et TIMS présentent un intérêt grandissant dans de nombreux domaines, notamment en biologie, en biochimie, dans l’agroalimentaire, ou encore dans les géosciences et le domaine environnemental.