Etude de la cavitation acoustique à proximité de surfaces métalliques contaminées par des radionucléides

par Ran Ji

Projet de thèse en Chimie Séparative, Matériaux et Procédés

Sous la direction de Serguei Nikitenko et de Rachel Pflieger.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques Balard , en partenariat avec ICSM - Institut de Chimie Séparative de Marcoule (laboratoire) depuis le 12-06-2015 .


  • Résumé

    Le traitement de surfaces métalliques par ultrasons de puissance est mis en oeuvre dans de nombreux secteurs d'activités en vue de leur nettoyage, dégraissage, décontamination, détartrage, etc. Ce procédé utilise le phénomène de cavitation acoustique résultant de la propagation d'une onde ultrasonore dans un milieu liquide. L'énergie de la cavitation acoustique issue de l'implosion des bulles de cavitation combine plusieurs effets conduisant à l'apparition de violentes ondes de choc et de micro-jets orientés vers la surface solide ainsi qu'à la génération in situ d'espèces chimiquement actives. Le traitement de surfaces par ultrasons présente de nombreux avantages par rapport aux procédés conventionnels. En effet, la taille microscopique des bulles de cavitation permet la décontamination de pièces aux surfaces irrégulières et complexes sans ajout de produits chimiques corrosifs induisant aussi une diminution des manipulations manuelles contraignantes. Dans le domaine du nucléaire, la décontamination de surfaces métalliques sous ultrasons de puissance présente beaucoup d'intérêt pour le démantèlement des installations nucléaires arrivées en fin de vie. Cette thèse vise à étudier et comprendre les mécanismes de la cavitation acoustique à l'interface métal/solution dans le but de déterminer les conditions expérimentales optimales permettant la dépassivation contrôlée et le nettoyage efficace de ces surfaces. Les paramètres à étudier incluent la fréquence ultrasonore, le gaz saturant, la composition de la solution, la température, etc. La caractérisation des processus mis en jeu sera effectuée par les moyens analytiques de l'ICSM et de CEA/DEN/Marcoule: MEB/EDX, μ-Raman, AFM, microscopie optique, ICP-OES, spectrométrie alpha, spectroscopie UV/Vis.

  • Titre traduit

    Study of the acoustic cavitation near metal surfaces contaminated with radionuclides


  • Résumé

    The metal surface treatment by power ultrasound is used in many industries for cleaning, degreasing, decontamination, scaling, etc. This method uses the phenomenon of acoustic cavitation resulting from the propagation of an ultrasonic wave in a liquid medium. The energy of the acoustic cavitation after the implosion of cavitation bubbles combines several effects leading to the emergence of violent shock waves, micro-jets directed towards the solid surface and the in situ generation of species chemically active. Surface treatment by ultrasound has many advantages over conventional methods. Indeed, microscopic cavitation bubbles allows the decontamination of irregular and complex surfaces without addition of corrosive chemicals, and also resulting in decreased binding manual manipulations. In the nuclear field, decontamination of metal surfaces under ultrasound power is of great interest for the decommissioning of nuclear installations which reach the end of life. This thesis aims to study and understand the mechanisms of acoustic cavitation at the metal / solution interface in order to determine the optimal experimental conditions for controlled depassivation and effective cleaning of these surfaces. The parameters to be studied include ultrasonic frequency, the saturating gas, the composition of the solution, temperature, etc. The characterization of the processes involved will be made by means of analytical ICSM and CEA / DEN / Marcoule: SEM / EDX, μ-Raman, AFM, optical microscopy, ICP-OES, alpha spectrometry, UV / Vis spectroscopy.