Doctorant (H/F) - Chusclan, France - CNRS

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Entreprise vérifiée

Chusclan, France

il y a 2 semaines

Posté par:

Sophie Dupont

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Description

Cette offre est disponible dans les langues suivantes:

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Date Limite Candidature : mercredi 28 juin 2023

**Informations générales**:
**Intitulé de l'offre **:Doctorant (H/F) : cinétique de l'extraction liquide-liquide**
Référence : UMR5257-DAMBOU-007
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : CHUSCLAN
Date de publication : mercredi 7 juin 2023
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 novembre 2023
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel
Section(s) CN : Architectures moléculaires : synthèses, mécanismes et propriétés

**Description du sujet de thèse**:

- Contexte
- Le développement d'un procédé d'extraction liquide-liquide nécessite l'étude des performances thermodynamiques, hydrodynamiques mais également cinétiques du système extractant mis en œuvre. Au cours de l'extraction, de nombreux phénomènes régissent le transfert de matière, les plus connus correspondant à la diffusion moléculaire et la réaction chimique. Il arrive que la cinétique du transfert, régie par un de ces phénomènes, soit trop lente pour qu'un système extractant, bien que performant thermodynamiquement, puisse être mis en œuvre industriellement. Inversement, il est possible de s'appuyer sur une différence de cinétiques de transfert pour améliorer la séparation d'éléments d'intérêt. Par exemple, la récupération sélective du Pd à partir de déchets électroniques a été réalisée à l'ICSM, en s'appuyant sur un pilotage cinétique du procédé.
- Dans le domaine du retraitement du combustible nucléaire usé, l'extraction des actinides (majeurs et mineurs) ainsi que des lanthanides dépend principalement de la diffusion moléculaire. Cependant, certains produits de fission, comme Fe, Ru, Pd, ou Zr, semblent avoir un comportement principalement régi par la cinétique chimique. De façon à définir au mieux les conditions opératoires d'un procédé de séparation optimisé, la connaissance fine des phénomènes comme des paramètres permettant le transfert est essentielle. Une étude récente a ainsi mis en évidence l'importance des facteurs chimiques intervenant dans la cinétique globale de transfert des métaux de transition Pd(II) et Fe(III). Ces métaux ont été comparés, lors de leur extraction par des solvants à base de malonamides, au lanthanide Nd(III), dont le transfert est piloté par la diffusion. Ces études ont également conduit à formuler un solvant permettant un gain en performance cinétique pour l'extraction de Pd(II).
- Projet
- La méthodologie mise au point au cours de ces travaux semblant aisément transposable à d'autres systèmes extractants, il est proposé de l'appliquer aux systèmes chimiques développés actuellement pour le retraitement du combustible usé. Du fait des difficultés générées par la présence de produits de fission, tels que le Ru et le Pd, lors de l'extraction, ce projet vise à étudier les paramètres influençant la cinétique de transfert de ces métaux de transition problématiques dans l'objectif de piloter par la cinétique la séparation des actinides majeurs de ces éléments.
- Pour ce faire, il est donc proposé pour les différents systèmes extractants étudiés actuellement (monoamides):

- de déterminer la cinétique apparente de transfert de matière afin de caractériser l'importance des phénomènes chimiques vis-à-vis des phénomènes physiques dans le transfert ;- d'établir les ordres initiaux partiels de réaction des différents éléments (métal, extractant, contre-ion) intervenant dans la réaction chimique nécessaire à l'extraction (coordination du métal) ;
- d'identifier l'étape cinétiquement déterminante du mécanisme (processus moléculaire) de l'extraction.

En fonction de ces résultats, une séparation optimisée favorisant la récupération de Pd et Ru lors de l'extraction de U et Pu sera proposée. En particulier, la séparation U/Ru pouvant être problématique, l'effort sera porté sur la co-gestion de U et Ru, puis leur séparation. Le devenir du Pd dans cet enchainement extraction-contre extraction sera aussi caractérisé afin d'optimiser la récupération des deux métaux, avec un minimum d'étapes. Deux pistes seront privilégiées : 1) optimisation d'une formulation solvant plus adaptée au pilotage par la cinétique de la séparation des éléments d'intérêt (U, Pu, Ru, Pd) ; et 2) extraction séquentielle et récupération de Ru et Pd dans raffinat après séparation de U et Pu, en utilisant le même solvant (extraction rapide de U et Pu, désextraction, puis extraction adaptée des platinoïdes).
- Nous proposons en outre d'étayer ce travail par une caractérisation fine des phénomènes moléculaires intervenant lors de l'extraction. Il s'agira dans cette partie du travail:
- d'étudier le caractère amphiphile de l'extractant, son effet sur la tension int