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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Analyse du silicium dans des matrices solides pour le retraitement du combustible H/F


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.  

Référence

2021-19213  

Description de l'unité

Le Département de recherche sur les procédés pour la Mine et le Recyclage du Combustible (DMRC) développe des procédés de dissolution des matériaux, des procédés de séparation des éléments d'intérêt en vue de leur recyclage ou leur valorisation, des procédés de conversion en solides des éléments séparés, des procédés de fabrication adaptés aux matériaux recyclés, ainsi que les démarches analytiques et de modélisation associées.

Le Service Analyses Simulation et Production de sources (SASP) est chargé :
- des analyses chimiques et radiochimiques d'Atalante en soutien aux études de R&D et d'assainissement-démantèlement (A&D) ainsi que les analyses en soutien à l'exploitation ;
- des analyses (chimiques et physico-chimiques) et de caractérisations structurales de composés ou matériaux en inactif, faible, moyenne et haute activité en soutien à la R&D nucléaire et hors nucléaire et à l'A&D ;
- du déploiement de la plateforme de simulation de l'ensemble des procédés développés au DMRC, de la capitalisation des connaissances, de l'élaboration de livres de procédé, de la technico-économie et des analyses systèmes ;
- de la fabrication des sources neutroniques, la reprise et la purification des matières associées ainsi que la conception des équipements.

Description du poste

Domaine

Chimie

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Analyse du silicium dans des matrices solides pour le retraitement du combustible H/F

Sujet de stage

L'analyse d'échantillons complexes à base de silicium sous différentes formes est récurrente dans le domaine du nucléaire. Par exemple, les laboratoires peuvent être amenés à analyser des gels de siliciures ou des insolubles à base de silicium notamment dans le cadre du retraitement de combustibles usés de type U-Si.

Les analyses par spectrométrie optique ou de masse couplée à un plasma induit (ICP-OES et ICP-MS) permettent de quantifier avec exactitude la composition élémentaire d'une solution, généralement aqueuse, parfaitement homogène. En revanche, les analyses par techniques ICP nécessitent de bien maîtriser les matrices utilisées (concentration en acides et sels dissous limitées). Ceci induit des contraintes de mise en œuvre (préparation de l'échantillon, dilution, ...).
Quand dans l'échantillon soumis à l'analyse, il faut atteindre l'élément minéral concerné dans sa totalité, cela nécessite donc obligatoirement une minéralisation complète de l'échantillon au préalable.

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Pour les matrices contenant des composés inorganiques, l’utilisation d’acide fluorhydrique (HF) en combinaison avec les acides classiques (HNO3, HCl, …), est nécessaire pour minéraliser entièrement l’échantillon. L’acide fluorhydrique est particulièrement efficace pour dissoudre la silice. Cependant, les matrices issues du retraitement des combustibles U-Si sont mal maîtrisées. Les premiers essais tendraient à montrer que l’efficacité de la dissolution de ces dernières serait affectée par la forme physico-chimique du Si (gels ou insolubles). Aussi, la volatilité du silicium ou la repolymérisation en présence d’HF lors de la dissolution des gels et insolubles de silice formés dans le procédé de dissolution des plaques de combustible U-Si est à évaluer (formation de SiF4 volatile à température ambiante, repolymérisation de Si en présence d’acide, ...).

De plus, l’utilisation de HF reste dangereuse et à éviter autant que possible. Il impose également de diluer suffisamment l’échantillon avant l’analyse par techniques ICP, au risque d’attaquer et de doser le Si présent dans le système d’introduction. Cette forte dilution empêche le dosage de faibles teneurs de Si. Pour s’affranchir de fortes dilutions, il est possible de mettre en place des conditions particulières pour le dosage comme l’utilisation de matériels spécifiques résistants à l’HF ou le post-traitement des échantillons à l’acide borique pour neutraliser l’HF. Ces points feront l’objet d’une étude.

La minéralisation des silices en voie basique a également été étudiée. Les gels de silice sont solubles dans la soude 5 mol.L-1. Cependant, des fortes teneurs en Na impose des facteurs de dilution élevés pour l’analyse ne permettant pas de doser de faibles teneurs de Si. Des dissolutions de silice avec d’autres bases que la soude sont à expérimenter.

L’objectif de ce stage est donc de comprendre le comportement du silicium lors des différentes étapes de dissolution du combustible et de développer une méthode de préparation des échantillons préalable à l’analyse du Si et des impuretés incluses dans les insolubles de silice issus de la dissolution de plaque de combustible. L’influence des autres cations présents en solution sur la formation et la dissolution des insolubles de silice pourra également être étudiée.

Pour mener à bien ces travaux, l’étudiant(e) intégrera le « Département de recherche sur les procédés pour la Mine et le Recyclage du Combustible » (DMRC) du CEA, et pourra s’appuyer sur les instruments analytiques mis à sa disposition (ICP-AES, ICP-MS, MEB-EDS, microsonde, DRX…) et l’expertise du personnel du Laboratoire d’Analyses chimiques et de caractérisation des matériaux (LMAT) sur l’installation LG1.

A l’issue de ce stage, le (la) candidat(e) maîtrisera un large panel de techniques analytiques ainsi que des compétences en chimie du silicium et en préparation d’échantillons complexes.

Profil du candidat

Le (la) candidat(e) devra être en cours d’obtention d’un Master 2 et/ou d’un diplôme d’ingénieur en chimie et souhaite à l’issue de ce stage poursuivre avec une thèse. Une première expérience en chimie analytique ou sol/gel serait également appréciée. Une connaissance du milieu nucléaire serait un plus.
Doté(e) d’une grande curiosité scientifique, et de bonnes capacités de synthèse et de communication écrite et orale, en français comme en anglais, le (la) candidat(e) sera force de proposition, et capable de travailler de manière autonome mais aussi de collaborer avec les différentes équipes impliquées dans le projet.

Localisation du poste

Site

Marcoule

Localisation du poste

France, Occitanie, Gard (30)

Ville

Bagnols-sur-Cèze

Critères candidat

Langues

Anglais (Courant)

Diplôme préparé

Bac+5 - Master 2

Formation recommandée

Chimie

Possibilité de poursuite en thèse

Oui

Demandeur

Disponibilité du poste

01/03/2022