Thermal analysis for understanding of mixed oxalate decomposition reaction scheme
L’analyse thermique pour la compréhension des schémas réactionnels de décomposition d’oxalate mixte
Résumé
In this study thermal analysis is used in order to identify the reaction scheme of thermal decomposition of an uranium - cerium mixed oxalate into mixed oxide. It was possible to identify the temperature range of the different reactions taken place thanks to temperature ramp experiment. Isothermal experiments at target temperature are then carried out to produce and characterize intermediates (Infrared, SEM microscopy, surface area); in other hand, the thermal analysis was coupled with gas mass spectrometry. This approach allowed a better understanding of reaction scheme compared to literature information.
Dans le cadre du recyclage des matières valorisables (actinides U, Pu) issues du combustible nucléaire irradié, la conversion est une étape importante qui intervient à l’interface entre les procédés de séparation/purification et les étapes de (re)fabrication de combustible mixte de type MOx. Cette étape doit donc pouvoir intégrer les flux de purification tout en conduisant à des oxydes ou mélanges d’oxydes adaptés à la mise en forme de combustibles. Ces besoins sont d’autant plus marqués avec le déploiement des réacteurs de 4ème génération et impliquent le développement de nouveaux procédés de conversion pour prendre en compte les problématiques propres à cette rupture technologique (eg. cadence plus élevée, isotopie et teneur Pu, gestion des effluents liquides et gazeux, etc.).Pour répondre à ces besoins futurs, de nouvelles voies de synthèse ont été identifiées par le CEA allant de l’adaptation à court terme de voies existantes déjà éprouvées basées sur la conversion oxalique, à des voies plus innovantes nécessitant une R&D à plus long terme. C’est dans ce cadre, via le projet ANR ASTUTE, que la voie par co-conversion oxalique est investiguée. L’oxalate mixte obtenu par précipitation subit un traitement thermique de manière à obtenir l’oxyde mixte. Ce traitement thermique est alors une étape clé puisqu’il permet de contrôler la plupart des caractéristiques morphologiques, texturales et chimiques finales de l’oxyde, caractéristiques qui conditionnent la mise en forme du combustible. Lors de cette conversion thermique, une série de transformations ont lieu avant l’obtention de l’oxyde final. De manière à prédire et donc à maitriser les caractéristiques de ce solide, une connaissance fine du schéma réactionnel lors du traitement thermique est nécessaire. L’utilisation de la thermogravimétrie en rampe de température et en palier isotherme dans le cas d’un oxalate mixte uranium-cérium a permis d’isoler des intermédiaires réactionnels lors de la conversion de l’oxalate en oxyde. Ces intermédiaires ont été caractérisés d’un point de vue chimique (spectroscopie IRTF), morphologique (MEB) et texturale (surface spécifique et volume poreux).
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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