Phénomènes de couplage acier 304L – platinoïdes dans les milieux de dissolution des combustibles usés

par Ronny Lange

Thèse de doctorat en Electrochimie et Chimie Analytique

Sous la direction de Vincent Vivier.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    La thématique de ce travail de thèse concerne le phénomène de couplage électrochimique entre l’acier 304L et des dépôts de platinoïdes (PT) dans les milieux de dissolution des combustibles usés. Les objectifs principaux sont la mise en évidence des phénomènes de corrosion associés à ces dépôts, la compréhension des mécanismes mis en jeu ainsi que le développement d’un modèle de corrosion. La première partie concerne la mise en évidence de la problématique de corrosion lorsque des PT sont en contact avec l’acier. L’effet accélérateur sur la corrosion d’un dépôt de PT (RuO2,xH2O et Ru(0)) a été confirmé et quantifié à partir d'essais d'immersion (dans HNO3 8 mol∙L-1). La deuxième partie concerne l'approche locale des phénomènes de réduction à l’aide de la microscopie à balayage électrochimique (SECM). La réaction de réduction a été caractérisée sur microélectrode et sur quatre différents substrats (Ru, Pt, acier nu et acier avec PT) ce qui a permis de mettre en évidence l’effet catalytique du dépôt de PT sur la réduction des ions nitrate. Il a été montré que les particules du dépôt catalysent une étape du mécanisme, la formation du NO2. Dans la troisième partie, à l’aide d’une simulation, le modèle de réduction des ions nitrate a été développé pour différents types de matériau dans le milieu, qui peut décrire les résultats expérimentaux. En particulier un modèle de réduction est proposé pour l’acier nu et l’acier avec dépôt de PT, prenant en compte la dissolution de ces matériaux. Le paramètre le plus important ayant une influence sur la corrosion est la concentration des espèces N(III) qui augmente au voisinage de l’acier à cause de la présence des particules de PT.

  • Titre traduit

    Phenomena of the coupling between steel 304L and platinum group metal paticles in the environment of the dissolution of burned nuclear fuels


  • Résumé

    This work describes the phenomena of the electrochemical coupling between stainless steel (304L) and platinum group metal particles in the environment of the recycling of burned nuclear fuels. The main goals of this work are to prove the acceleration of the corrosion by these deposits, the comprehension of the mechanisms and the development of a corrosion model. First the corrosion phenomena are evidenced for steel in contact with noble particles ((RuO2,xH2O and Ru(0)). Their accelerating effect on the corrosion process is quantified in 8 mol∙L-1 HNO3. Second a local approach on the reduction process is performed using Scanning ElectroChemical Microscopy (SECM). The reduction reaction is investigated for microelectrodes and for different substrates (Ru, Pt, bare steel and steel with deposit). This approach clearly showed the catalytic effect of the noble particles on the reduction process of nitrate. Most probably the limiting step of the reduction process, the chemical formation of NO2, is catalyzed by these particles. Third a reduction scheme is developed for different materials which can describe the experimental results. Simulation results were in agreement with the experimental results. This demonstrates the validity of the assumptions for the model. Finally a model was developed for the bare steel as well as the covered steel, taking into account the dissolution step. It is shown that the most important parameter, that governs the whole corrosion process is the concentration of N(III) species. It can be concluded that, due to the presence of the deposits, the concentration of these species is higher in the vicinity of the steel substrate.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (174 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.171-173. 92 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2012 232
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