Compréhension de la corrosion sur le très long terme pour le stockage des déchets radioactifs : étude des mécanismes par l'analyse multi-échelle d'objets archéologiques

par Helene Lotz

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Delphine Neff et de Florence Mercier-bion.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne) , en partenariat avec NIMBE - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux la Biomédecine et l'Énergie (laboratoire) , Laboratoire Archéomatériaux et Prévision de l'Altération (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 02-10-2017 .


  • Résumé

    Dans le cadre du stockage des déchets radioactifs, des surconteneurs en acier seront corrodés dans un milieu anoxique. Afin de les dimensionner sur plusieurs milliers d'années, il est nécessaire d'établir des modèles prédictifs de corrosion. Cependant pour être validés, ces modèles doivent prendre en compte les mécanismes de corrosion, étudiés soit par des simulations en laboratoire, soit sur des systèmes corrodés en conditions réelles. Dans ce dernier cas, des analogues archéologiques issus de sites de fouilles dont les conditions géochimiques sont proches de celles du stockage sont étudiés. Ils constitueront le corpus de cette thèse, associé à des échantillons issus d'expérimentations en laboratoire. Les propriétés physiques et chimiques des couches de corrosion, hétérogènes à l'échelle du micromètre, seront étudiées aux échelles d'intérêt pour les phénomènes étudiés. La structure cristalline sera déterminée grâce aux couplages de techniques micro en mode imagerie hyperspectrale (MEB-EDS, µSRaman) et nano (TEM, STXM sous rayonnement synchrotron) et leurs propriétés physiques et électrochimiques locales et globales grâce au C-AFM, au SECM et la chronoampérométrie notamment. Enfin les propriétés de transports des espèces oxydantes dans les couches seront étudiées grâce à la tomographie X (micro), au FIB-tomo (nano) et à des expérimentations avec traceurs lors de remise en corrosion de ces systèmes. L'ensemble des données sera utilisé pour poursuivre les efforts de modélisation entrepris sur ces systèmes.

  • Titre traduit

    Understanding of long term corrosion for the storage of radioactive waste: study of the mechanisms by multi-scale analysis of archaeological objects


  • Résumé

    Within the framework of the storage of the radioactive waste, steel overpacks would be corroded in an anoxic environment. To size them on several thousand years, it is necessary to establish predictive models of corrosion. However to be validated, these models have to take into account the studied mechanisms of corrosion either on simulations in laboratory, or on systems corroded in real conditions. In this last case, archaeological analogues stemming from sites of excavation in which the geochemical conditions are close to those of the storage are studied. They will constitute the set of samples of this thesis in addition with laboratory experiment ones. The physical and chemical properties of corrosion layers, heterogeneous at the micrometer scale, will be studied at the corresponding scale of interest regards the phenomena studied. The crystal structure will be determined by coupling of techniques at microscale in hyperspectral imaging mode (SEM-EDS, μSRaman) and nanoscale (TEM STXM under synchrotron radiation) and their local and global conductive and electrochemical properties through the C-AFM (nano), the SECM (micro) and chronoamperometry (object scale) in particular. Finally, the transport properties of the oxidizing species in the corrosion layers will be examined through the X-ray tomography (micro), the FIB-tomo (nano) and during recorrosion experiments with tracers of these systems. The obtained data will be used to refine the predictive modelling of these systems.