L’industrie nucléaire produit des déchets de diverses natures telles que des solides, des liquides mais aussi des « boues ».

La terminologie « boues » recouvre toute une typologie allant des déchets aqueux issus des procédés de traitement des effluents aux résidus de fond de cuve ou de fond de piscine d’entreposage mais aussi à des résidus organiques. Quelle que soit leur provenance, ces boues doivent être reprises par pompage, manipulées et convoyées, en amont de leur immobilisation en matrice de conditionnement.

Ces boues sont considérées comme des suspensions complexes à cause de la grande diversité des espèces qui les composent, de leur hétérogénéité et de leur état de floculation ou encore de sédimentation (qui conduit à la formation de strates au cours du temps).

Dans le cadre de la thèse de Sébastien Castel, un montage expérimental couplant les ultrasons de puissance et la rhéologie a été implémenté sur le site du CEA de Marcoule et calibré sur des matériaux modèles. Il a ainsi été montré que le seuil d’écoulement et la consistance du matériau diminuent d’autant plus fortement que la puissance acoustique est élevée.

Ce phénomène de fluidification a été observé que ce soit sur des boues reconstituées ou sur des suspensions modèles. Dans ce sujet de thèse, nous proposons de poursuivre le travail entrepris depuis trois ans en travaillant sur des boues reconstituées, de composition proche de celles que l’on peut retrouver industriellement ou sur des suspensions modèles simplifiées.

Dans un premier temps, la physico-chimie de ces suspensions devra être maitrisée et l’influence de leur microstructure sera corrélée à leur comportement sous écoulement dans diverses conditions de sollicitation (essais en cisaillement ou en compression).

Dans des cas spécifiques, nous complèterons les mesures mécaniques globales par une visualisation des écoulements en vélocimétrie ultrasonore couplée à un cisaillement simple en cellule de Couette (dispositif disponible à l’ENS de Lyon) [2].

Une fois les caractérisations physico-chimique, structurale et rhéologique effectuées, le sujet proposé comportera ensuite deux volets :

1. Un volet fondamental visant à une meilleure compréhension de l’interaction entre les ultrasons de puissance et la matière .

2. Un volet plus appliqué avec le développement de dispositifs expérimentaux originaux à plus grande échelle où la gravité peut jouer un rôle important. .

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