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Jeudi 17 septembre 2015 : Pré-soutenance de Thèse de Florence VANNI

"Le procédé de CVD en lit fluidisé sur poudres denses en vue de revêtir des poudres d’U(Mo) par une couche barrière de silicium"

Florence VANNI donnera à distance son exposé de thèse dans le cadre d’une pré-soutenance ouverte à tous, en salle de visio-conférence 1a1-9 de l’A7, le 17 septembre à 10h.

Florence a préparé sa thèse au LGC, en partenariat avec le CEA Cadarache, et elle a mené des études expérimentales sur les deux sites.

- Intitulé de la Thèse :

  • "Le procédé de CVD en lit fluidisé sur poudres denses en vue de revêtir des poudres d’U(Mo) par une couche barrière de silicium"

- Résumé de la Thèse :

  • Cette thèse s’inscrit dans le cadre du développement d’un combustible nucléaire faiblement enrichi pour les réacteurs de recherche, constitué de particules d’uranium-molybdène mélangées à une matrice d’aluminium. Dans certaines conditions sous irradiations, les particules d’U(Mo) interagissent avec la matrice d’aluminium, provoquant un gonflement rédhibitoire de la plaque combustible. Pour inhiber ce phénomène, une solution consiste à déposer, à la surface des particules d’U(Mo), une fine couche de silicium, pour créer un effet barrière. Cette thèse a concerné l’étude du procédé de dépôt chimique à partir d’une phase vapeur (CVD) en lit fluidisé à partir de silane pour déposer le silicium sur la poudre d’U(Mo), qui a une densité exceptionnelle de 17,5. Pour atteindre cet objectif, deux axes d’études ont été traités au cours de la thèse : l’étude et l’optimisation de la mise en fluidisation d’une poudre aussi dense, puis celles du procédé de dépôt de silicium.
  • Pour le premier axe, une campagne d’essais a été réalisée sur poudre simulante de tungstène dans différentes colonnes de fluidisation en verre et en acier avec des diamètres internes compris entre 2 et 5 cm, à température ambiante et à haute température (650°C), proche de celle des dépôts. Cette campagne a permis d’identifier des phénomènes d’effets de bord au sein du lit fluidisé, pouvant conduire à des dépôts hétérogènes ou à des prises en masse. Des dimensions de colonnes de fluidisation et des conditions opératoires permettant une fluidisation satisfaisante de la poudre ont pu être identifiées, ouvrant la voie à l’étude du dépôt de silicium. Plusieurs campagnes d’essais de dépôt sur poudre simulante, puis sur poudre U(Mo), ont ensuite été menées dans le cadre du second axe d’étude. L’influence de la température du lit, de la fraction molaire d’entrée en silane dilué dans l’argon, et du débit total de fluidisation, a été étudiée pour différents diamètres de réacteur et pour diverses masses de poudre. Des analyses de caractérisation morphologique et structurale (MEB, DRX,...) ont révélé un dépôt de silicium uniforme sur toute la poudre et autour de chaque grain, majoritairement cristallisé et dont l’épaisseur atteint les objectifs visés. Des recommandations précises ont ainsi pu être émises pour optimiser les caractéristiques du dépôt de silicium sur la poudre combustible U(Mo) par le procédé de CVD en lit fluidisé.

- Jury :

  • Alain DOLLET, DR CNRS, PROMES Perpignan,
  • Khashayar SALEH, Professeur, UTC Compiègne
  • Olivier TOUGAIT, Professeur, UCCS Université de Lille
  • Bertrand STEPNIK, Chercheur CERCA AREVA
  • Méryl BROTHIER, Chef de Service CEA
  • Carine ABLITZER, Expert Senior CEA
  • Brigitte CAUSSAT, Directrice de thèse

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