Faoulat MIRADJI
Docteur en Sciences de la Matière Rayonnement et Environnement
Thèse soutenue le 5 décembre 2016
PhysicoChimie des Processus de Combustion et de l'Atmosphère (PC2A) et
Laboratoire de Physique des lasers, Atomes et Molécules (PhLAM)

 


Titre et résumé de thèse

Modélisation Quantique de la Chimie du Ruthénium dans un contexte de Sûreté Nucléaire

Lors d’un Accident Grave (AG) survenant à un réacteur nucléaire à eau pressurisée, sous atmosphère fortement oxydante, des relâchements importants de ruthénium, depuis le combustible dégradé, sont attendus du fait de la formation d’oxydes gazeux. Les composés de Ru représentent un risque sanitaire lié aux isotopes 103Ru et 106Ru, radio-contaminants à court et moyen terme. En outre l’oxyde RuO4, volatil à température ambiante, est susceptible d’être relâché à l’environnement via les fuites de l’enceinte de confinement.

L’évaluation de ce rejet à l’environnement présente des incertitudes importantes, liées entre autres aux données thermochimiques des composés de ruthénium gazeux avec des disparités entre les valeurs de la littérature pour les oxydes. Concernant les oxyhydroxydes, les données sont très parcellaires et celles disponibles sont sujettes à caution.

Une première étape de ces travaux de thèse a consisté au développement d’une méthodologie de calcul pour obtenir les données thermochimiques des oxydes de ruthénium gazeux en fonction de la température, via des outils de chimie quantique, avec la fonctionnelle TPSSh-5%HF pour l’optimisation de géométrie, suivi de la méthode CCSD(T) pour le calcul des énergies électroniques. Cette méthodologie fut ensuite étendue aux oxyhydroxydes. Des calculs de spéciation chimique ont été effectués afin de prédire les espèces gazeuses les plus stables lors d’un AG. A l’aide des propriétés thermochimiques des espèces d’intérêts et des méthodologies développées, une étude cinétique a été conduite afin de déterminer les chemins réactionnels conduisant à la formation d’oxydes de Ru, espèces gazeuses les plus stables en conditions AG.

Directeur(s) de thèse :
Florent louis, Valérie Vallet

Rapporteurs :
Denis Jaquemin, Manuel Ruiz-Lopez

Examinateurs :
Gérard Côte, Sidi Souvi, Laurent Cantrel

Autre programme de recherche en lien avec le sujet: C3R 

Financement: IRSN

Responsables: Florent Louis (PC2A); Valérie Vallet (PhLAM); Laurent Cantrel (IRSN)

Laboratoires: PC2A, PhLAM