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Physique de l?état condensé, chimie et nanosciences >> Chimie
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Développement de sources surfaciques uniformes par fonctionnalisation pour le démantèlement

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire de Métrologie de l'Activité

M2 ou équivalent en chimie / sciences des matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-1058

valerie.lourenco@cea.fr

Le démantèlement des installations nucléaires ainsi que la gestion des déchets radioactifs produits lors de cette étape sont des préoccupations majeures sans doute destinées à se renforcer avec le vieillissement du parc européen. Améliorer la qualification des dispositifs d'évaluation de la contamination permettrait d'analyser de façon plus précise et d'orienter idéalement plus rapidement les déchets produits vers la filière adéquate pour contribuer à la maîtrise des coûts induits. Le sujet de thèse se focalise sur les cas répandus où l'activité est présente sur/dans des surfaces, planes ou incurvées, ainsi que dans des conduites. L'objectif de la thèse est de réaliser des sources surfaciques uniformes, traçables, planes ou cylindriques, voire déformables, avec une atténuation limitée des rayonnements (cas des émetteurs bêta purs ou alpha). La plus-value associée à la traçabilité de ces sources réside dans la maîtrise du niveau d'activité déposée, quel que soit le radionucléide considéré. L'approche retenue est la fonctionnalisation d'un substrat pour immobiliser et répartir de manière uniforme les radionucléides sans trop atténuer les rayonnements émis, tout en garantissant que la surface reste non contaminante. La formation de liaisons chimiques fortes avec la surface garantira la stabilité de la couche formée et l'affinité chimique avec les molécules complexantes greffées vise à immobiliser durablement l'activité. Le choix de la méthode de fonctionnalisation dépend du substrat sur lequel l'accroche a lieu (métallique, polymère, conducteur ou non, souple ou rigide). L'autre extrémité de ces molécules peut être fonctionnalisée afin de les rendre spécifiques des radionucléides cibles. Les tests de sources surfaciques seront réalisés en premier lieu avec l'Am-241, à la fois émetteur alpha et gamma basse énergie, et des émetteurs bêta, purs ou non, d'intérêt pour l'élaboration des spectres types des déchets. La problématique des grandes surfaces et surtout le critère d'uniformité de la source (variabilité de l'activité surfacique < 10 %, incertitudes comprises) contraignent la méthode à employer pour la fonctionnalisation de la surface. L'évaluation de l'uniformité de la répartition de l'activité sur la source sera notamment réalisée par autoradiographie, technique d'imagerie dont le signal est proportionnel à l'activité.

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Metal organic frameworks (MOF) et dérivés durables pour la détection de gaz radioactifs

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

M2 chimie organique ou inorganique

01-10-2020

SL-DRT-20-1117

guillaume.bertrand@cea.fr

La thèse se déroulera dans le cadre du projet européen SPARTE qui a pour but d'explorer la possibilité de synthétiser des matériaux poreux et scintillants pour la détection de gaz radioactifs. L'objectif de cette thèse est d'explorer les familles de MOFs (Metal Organic Frameworks) présentant des liens organiques fluorescents. L'étude s'appuiera sur les bons résultats préliminaires du laboratoire sur des MOFs et des dérivés de MOFs préparés à partir de n?uds métalliques Zn4O. Il s'agira étendre ces résultats à d'autres familles de réseaux poreux. La synthèse de nouveaux ligands fluorescents sera aussi envisagée. Ces matériaux seront ensuite caractérisés pour connaitre leur propriétés photophysiques et testés en tant que concentrateur et détecteur de gaz radioactif sur un banc de dilution de gaz radioactifs unique au monde. Le candidat aura pour mission de synthétiser les MOFs (synthèse solvothermale) et de les caractériser. Il aura aussi la charge de travailler avec le banc de gaz radioactifs. Nous souhaitons recruter un(e) candidat(e) issu(e) de master de chimie organique ou inorganique, avec une ouverture sur les aspects matériaux. Ce travail sera réalisé en étroite collaboration entre deux laboratoires avec deux encadrants (Guillaume BERTRAND - LCAE et Benoît SABOT - LNHB/LMA) et un directeur de thèse (Matthieu HAMEL - LCAE).

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