Extraction électrochimique des lanthanides des milieux de fluorures fondus par formation d'alliages

par Christophe Nourry

Thèse de doctorat en Génie des procédés de l'environnement

Sous la direction de Pierre Chamelot.

Soutenue en 2007

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Lors du fonctionnement d'un réacteur nucléaire, de nombreux éléments sont produits par fission du combustible dont une majorité de lanthanides ; ces derniers étant neutrophages, ils provoquent une diminution du rendement de la réaction de fission. Il est donc nécessaire de les extraire du milieu réactionnel. Cette extraction est envisagée par électrodéposition. Dans ce travail, nous avons étudié le comportement électrochimique de Nd, Gd et Sm, éléments représentatifs des lanthanides. Le solvant choisi est le mélange eutectique LiF-CaF2. Les données thermodynamiques telles que les potentiels et les coefficients d'activité recueillis au cours de cette étude permettent de démontrer que l'extraction de Nd et Gd n'est que partiellement envisageable et irréalisable dans le cas du samarium sur une électrode inerte. L'extraction des lanthanides est alors envisagée sur une électrode réactive. La formation d'alliage entre le substrat d'électrode et le lanthanide diminue l'activité de ce dernier et décale le potentiel de réduction en Ln(0) vers les potentiels anodiques. Ce L'augmentation de la différence de potentiel entre la réduction du solvant et celui des lanthanides améliore les rendements d'extraction qu'il est possible d'atteindre. La formation d'alliages a été étudiée par des méthodes électrochimiques ainsi que par analyse MEB-EDS. Les enthalpies de formation des différents composés définis sont calculées grâce à la technique de " relaxation de potentiel ". Finalement, l'extraction des lanthanides à été réalisée par réduction sur électrode réactive. Les taux d'extraction atteints sont supérieurs à 99%.

  • Titre traduit

    Lanthanides electrolytic extraction from molten fluoride by alloy formation


  • Résumé

    This work consisted in studying the electrochemical behaviour of some dissolved lanthanides (Gd, Nd, Sm) in LiF-CaF2 media on inert and reactive cathodes in the 800-920°C temperature range and then to estimate their possible extraction from the melt by reduction on a reactive electrode (Ni, Cu or Ni/Cu). Using electrochemical methods and SEM micrographs, reduction mechanisms and thermodynamic parameters such as standard potentiel and activity coefficient were determined for the different species in the melt. The Gibbs energies and the reduction mechanisms were determined for LnNi and LnCu compounds. Finaly, extractions have been performed on reactives electrodes with very good extraction rate (> 99. 7%).

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 150 p.)
  • Annexes : Bibliogr. à la fin des chapitres

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2007TOU30276
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