Thèse soutenue

Influence des effets électrostatiques liés à la radioactivité sur les forces d’adhésion et sur la mise en suspension de particules métalliques
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Auteur / Autrice : Samuel Peillon
Direction : Olivier PlucheryChristian Grisolia
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 26/10/2020
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des nanosciences de Paris (1997-....) - Laboratoire de physique et de métrologie des aérosols (IRSN) (Saclay ; 2004-2011)
Jury : Président / Présidente : Emmanuelle Lacaze
Examinateurs / Examinatrices : Christian Grisolia, Rosine Coq Germanicus
Rapporteurs / Rapporteuses : Alfred P. Weber, Khaled Hassouni

Résumé

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La mobilité et le confinement des poussières radioactives produites par les interactions plasma/paroi ayant lieu au cœur d’un tokamak sont devenues, au fil des années, des sujets majeurs pour l’évaluation de sûreté de l’installation ITER. Pour répondre à ces problématiques de sûreté, j’ai adopté au cours de ma thèse des approches complémentaires basées sur des travaux expérimentaux et numériques. Une campagne de prélèvements réalisée dans le tokamak WEST (CEA/IRFM) a permis d'identifier des particules de tungstène de forme sphérique et de taille micrométrique. Une étude paramétrique approfondie sur les forces d’adhésion agissant entre ces particules et des surfaces en tungstène a été réalisée à l’aide d’un microscope à force atomique (AFM). Les résultats de cette étude sont en très bon accord avec un modèle analytique décrivant les forces d'adhésion en fonction de la taille des particules et de la rugosité des surfaces. J’ai poursuivi l'étude en réalisant des mesures du potentiel électrique des particules lorsqu’elles sont marquées en tritium grâce à la microscopie à sonde de kelvin (KPFM). La sensibilité de cette technique m'a permis de mettre en évidence une différence de potentiel de surface entre des particules neutres et des particules marquées en tritium. Enfin, des expériences de mise en suspension avec des particules de tungstène chargées en tritium ont été réalisées. Les résultats de ces expériences, combinés à la validation d’un modèle de mise en suspension de particules, fournissent des données robustes pour la gestion des poussières, les analyses de sûreté et la définition des plans de radioprotection relatifs aux futures installations de fusion nucléaire.