Etude de la mise en forme en forme des combustibles céramiques nucléaires par le procédé de coulage-gélification : application à l'oxyde de cérium et à des systèmes à base d'uranium / Séverin Chaigne ; sous la direction de Alexandre Maître et de Rémy Boulesteix et de Bénédicte Arab-Chapelet

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Combustibles nucléaires irradiés -- Traitement

Oxydes de cérium

Gélification

Poudres céramiques

Classification Dewey : 621.483 35

Maître, Alexandre (Professeur de physique) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Boulesteix, Rémy (1983-...) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Arab-Chapelet, Bénédicte (1978-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Chevalier, Jérôme (1970-....) (Président du jury de soutenance / praeses)

Tailhades, Philippe (1960-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Goglio, Graziella (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Delahaye, Thibaud (1980-....) (Membre du jury / opponent)

Université de Limoges (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Ecole doctorale Sciences et Ingénierie des Matériaux, Mécanique, Energétique (Poitiers) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Institut de Recherche sur les CERamiques (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Ce travail se place dans le cadre du traitement-recyclage des combustibles usés pour des réacteurs nucléaires de Génération IV. Ce travail s’est focalisé sur l’étape de mise en forme du combustible en étudiant plus spécifiquement les potentialités du procédé de coulage-gélification. Cette étude a porté dans un premier temps sur un simulant non radioactif de l’oxyde mixte (U,Pu)O2, à savoir l’oxyde de cérium CeO2. Des formulations de suspensions ont été identifiés permettant leur gélification dans des moules non poreux. Ce processus de gélification s’appuie sur des réactions de polymérisation. L’étude du comportement thermique des crus a permis de définir des traitements conduisant à l’élimination complète des auxiliaires organiques et à la densification quasi-complète des crus. L’optimisation du procédé de coulage-gélification a permis d’élaborer des céramiques de CeO2 de forme annulaire répondant au cahier des charges des futurs combustibles.L’ensemble du procédé de coulage-gélification a pu être transposé à une poudre d’oxyde mixte (U,Ce)O2 synthétisée par co-précipitation oxalique. Pour cela, les caractéristiques spécifiques de cette poudre ont été prises en compte et ont nécessité le recours à une étape de supplémentaire de désagglomération.

Résumé / Abstract : This work falls within the framework of the reprocessing-recycling of 4th Generation nuclear used fuels. This work was focused on nuclear fuel shaping process by studying more specifically the potential of gelcasting process. This study first examined a non-radioactive surrogate of mixed oxide (U,Pu)O2, namely the cerium oxide CeO2. Suspension formulations have been identified allowing gelation in non-porous molds. This gelling process is based on polymerization reactions. The study of green compacts thermal behavior has allowed to define treatments leading to the complete elimination of every organic auxiliaries and to the green compacts densification. Every step of the gelcasting process was optimized to elaborate annular shape CeO2 ceramics meeting the specification.The whole gelcasting process has been transposed to a mixed oxide (U,Ce)O2 powder synthesized by oxalic co-precipitation. To this end, powder characteristics have been taken in consideration and have required an additional deagglomeration step.