Étude du changement de comportement du dioxyde d'uranium au voisinage de 1300K : propriétés électriques, optiques et structurales

par Pascal Ruello

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Claude Petot.


  • Résumé

    Le travail effectué dans le cadre de cette thèse a consisté en l’étude de propriétés électriques, structurales et optiques de UO2 en fonction de la température (300K<T<1700K). Nous nous sommes plus particulièrement attachés à examiner ces propriétés de part et d’autre de 1300K, où une anomalie sur la conductivité électrique et la chaleur molaire a été signalée dans la littérature. Le dioxyde d'uranium étant un composé non-stœchiométrique, il a été impératif d’effectuer l’ensemble des études en prenant soin de contrôler la pression partielle d’oxygène en équilibre avec le matériau. Les mesures ont permis de montrer l’existence d’une forte augmentation de la conductivité électrique de UO2 au-delà de 1300 K et donc de confirmer la transition électrique. Les mesures d’effet Seebeck ont mis en évidence qu’il s’agissait plus exactement d’une transition de nature p-extrinsèque / intrinsèque et non d’une transition p/n comme suggéré dans la littérature. A basse température les impuretés gouvernent les propriétés électriques alors qu’à haute température les paires p-n intrinsèques, d’enthalpie de formation 2eV, deviennent prédominantes. L’examen des propriétés structurales (diffraction RX et neutrons) montre, qu’au-delà de ~1200K, le coefficient de dilation quitte le régime classique quasi-harmonique. De plus, l’étude des facteurs de Debye-Waller met en évidence une augmentation du désordre au sein de la structure, pour des températures supérieures à 1000K. La modélisation des propriétés microscopiques et thermodynamiques montre finalement que l’augmentation de la concentration de défauts électroniques au sein de la structure affecte non seulement la conductivité électrique et la chaleur molaire partielle de U, mais semble également affecter la distance inter-atomique moyenne U-O. Ce dernier point a été plus particulièrement discuté à travers les mesures optiques, qui nous ont permis de préciser les caractéristiques de l’interaction électron-réseau (petit polaron).

  • Titre traduit

    Study of the uranium dioxide anormal thermal behavior in the vicinity of 1300K : electrical, optical and structural properties


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Informations

  • Détails : 1 vol. (218 p.)
  • Notes : Publication autorisé par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 125 réf.

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 61544
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