Effets de la température et de la corrosion radiolytique sur le comportement du chlore dans le graphite nucléaire : conséquences pour le stockage des graphites irradiés des réacteurs UNGG, Temperature and radiolytic corrosion effects on the chlorine behaviour in nuclear graphite : consequences for the disposabl of irradiated graphite from UNGG reactors

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Sous la direction de Nathalie Moncoffre, Nelly Toulhoat
Thèse soutenue le 01 octobre 2010: Lyon 1
Ce travail se situe dans le cadre des études sur la gestion des déchets graphites des centrales nucléaires Uranium Naturel Graphite Gaz (UNGG) de première génération. Leur fonctionnement a généré 23000 tonnes de déchets graphites pour lesquels la loi du 28 juin 2006 prévoit un stockage dédié. La gestion à long terme de ces déchets nécessite de prendre en compte deux radionucléides principaux : le ^14C et le ^36Cl, principaux contributeurs de dose sur le long terme. Afin de consolider les données sur l'inventaire de ces radionucléides et de prévoir leur comportement lors de la resaturation en eau du site de stockage, il est nécessaire de disposer de données liées à leur distribution et à leur spéciation dans le graphite avant stockage. Ce travail a été centré sur l'étude du chlore. Il a eu pour objectif de retracer le comportement du 36Cl dans le graphite nucléaire durant “sa vie” en réacteur et, en particulier d'étudier les effets de la température et de la corrosion radiolytique de manière découplée. Nos résultats permettent de déduire qu'il se produit un relâchement rapide du 36Cl d'environ 20% dès les premières heures de fonctionnement du réacteur. Celui-ci est suivi par un relâchement beaucoup plus lent tout au long de la vie du réacteur. Nous avons identifié la présence de deux fractions distinctes de chlore correspondant à des formes chimiques différentes (n'ayant pas la même stabilité thermique) ou à deux localisations du chlore d'accessibilités différentes. Notre etude montre également que la corrosion radiolytique semble promouvoir le relâchement du chlore et cela quelle que soit la dose d'irradiation. La forme chimique du chlore est majoritairement organique.
-Chlore 36
-Graphite nucléaire
-Déchets nucléaires
-Corrosion radiolytique
-Speciation
-Réacteurs UNGG
This work concerns the dismantling of the UNGG reactor which have produced around 23 000 t of graphite wastes that ave to be disposed of according to the Frenche law of June 206. These wastes contain two long-lived radionuclides (^ 14C and ^36Cl) which are the main long term dose contributors. In order to get information about their inventory and their long term behaviour in case of water ingress into the repository, it is necessary to determine their location and speciation in the irradiated graphite after the reactor shutdown. This work concerns the study of ^36Cl. The main objective is to reproduce its behaviour during reactor operation. For that purpose, we have studied the effects of temperature and radiolytic corrosion indepently. Our results show a rapid release of around 20% ^36Cl during the first hours of reactor operation whereas a much slower release occurs afterwards. We have put in evidence two types of chlorine corresponding to two different chemical forms (of different thermal stabilities) or to two locations (of different accessibilities). We have also shown that the radiolytic corrosion seems to enhance chlorine release, whatever the irradiation dose. Moreover, the major chemical form of chlorine is inorganic.
-Chlorinee 36
-Nuclear graphite
-Nuclear wastes
-Radiolytic corrosion
-Speciation
-UNGG reactors
Source: http://www.theses.fr/2010LYO10177/document
Publié le : vendredi 28 octobre 2011
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N° d’ordre 177-2010 Année 2010
THESE DE L‘UNIVERSITE DE LYON
Délivrée par
L’UNIVERSITE CLAUDE BERNARD LYON 1
ECOLE DOCTORALE DE PHYSIQUE ET D’ASTROPHYSIQUE
DIPLOME DE DOCTORAT
(arrêté du 7 août 2006)
Spécialité : Physico-Chimie
soutenue publiquement le 01/10/2010
par
Claire-Emilie VAUDEY
Effets de la température et de la corrosion radiolytique
sur le comportement du chlore dans le graphite nucléaire :
conséquences pour le stockage des graphites irradiés
des réacteurs UNGG
Directrice de thèse : N.Moncoffre
Co-Directrice de thèse : N.Toulhoat
JURY : M C.Dujardin............................... Président du jury
M B.Grambow..............................Rapporteur
M E.Balanzat............................... Rapporteur
Mme N.Moncoffre........................Directrice de thèse
Mme N.Toulhoat.......................... Co-Directrice de thèse
M L.Petit.......................................Examinateur
M S.Schumacher.......................... Examinateur
M J-N.Rouzaud.............................Examinateur -P.Bonal...................................Invité
tel-00528691, version 2 - 4 Feb 2011tel-00528691, version 2 - 4 Feb 2011UNIVERSITE CLAUDE BERNARD - LYON 1
Président de l’Université M. le Professeur L. Collet
M. le Professeur J-F. Mornex Vice-président du Conseil Scientifique
M. le Professeur G. Annat Vice-président du Conseil d’Administration
M. le Professeur D. Simon Vice-président du Conseil des Etudes et de la Vie Universitaire
M. G. Gay Secrétaire Général
COMPOSANTES SANTE
Faculté de Médecine Lyon Est – Claude Bernard Directeur : M. le Professeur J. Etienne
Faculté de Médecine Lyon Sud – Charles Mérieux Directeur : M. le Professeur F-N. Gilly
UFR d’Odontologie Directeur : M. le Professeur D. Bourgeois
Institut des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques Directeur : M. le Professeur F. Locher
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Département de Biologie Humaine Directeur : M. le Professeur P. Farge
COMPOSANTES ET DEPARTEMENTS
DE SCIENCES ET TECHNOLOGIE
Faculté des Sciences et Technologies Directeur : M. le Professeur F. Gieres
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Département Physique Directeur : Mme S. Fleck
Département Sciences de la Terre Directeur : M. le Professeur P. Hantzpergue
UFR Sciences et Techniques des Activités Physiques et Sportives Directeur : M. C. Collignon
Observatoire de Lyon Directeur : M. B. Guiderdoni
Ecole Polytechnique Universitaire de Lyon 1 Directeur : M. le Professeur J. Lieto
Institut Universitaire de Technologie de Lyon 1 Directeur : M. le Professeur C. Coulet
Institut de Science Financière et d'Assurance Directeur : M. le Professeur J-C. Augros
Institut Universitaire de Formation des Maîtres Directeur : M R. Bernard
tel-00528691, version 2 - 4 Feb 2011tel-00528691, version 2 - 4 Feb 2011Table des matières
TABLE DES MATIERES --------------------------------------------------------------------------------------------------- 3
REMERCIEMENTS --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
RESUME------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9
INTRODUCTION----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10
CHAPITRE 1 : CONTEXTE DE L’ETUDE -------------------------------------------------------------------------- 11
I Description et fonctionnement des centrales nucléaires Uranium Naturel Graphite Gaz------------------------------ 12
I.1) Historique -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------12
I.2) Fonctionnement des réacteurs nucléaires UNGG-------------------------------------------------------------------- 12
I.2).a) Trois éléments principaux---------------------------------------------------------------------------------------- 12
I.2).b) Deux circuits------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13
I.2).b).i. Circuit primaire --------------------------------------------------------------------------------------------- 13
I.2).b).ii. Circuit secondaire------------------------------------------------------------------------------------------ 14
I.3) Caractéristiques des réacteurs UNGG--------------------------------------------------------------------------------- 14
I.3).a) Une technologie commune à tous les UNGG ----------------------------------------------------------------- 14
I.3).a).i. Caisson 14
I.3).a).ii. Empilement graphite -------------------------------------------------------------------------------------- 14
I.3).a).iii. Elément combustible ------------------------------------------------------------------------------------- 15
I.3).a).iv. Refroidissement du réacteur ----------------------------------------------------------------------------- 16
I.3).b) Principaux risques d’incidents des UNGG en fonctionnement --------------------------------------------- 16
I.3).b).i. Ruptures de gaines 16
I.3).b).ii. Bouchage de canal----------------------------------------------------------------------------------------- 16
I.3).b).iii. Dégonflage du caisson ----------------------------------------------------------------------------------- 16
I.4) Conclusion ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17
II Classification et filières d’élimination des déchets nucléaires ----------------------------------------------------------- 17
III Gestion du graphite et problématique du chlore 36----------------------------------------------------------------------- 19
IV Positionnement de notre étude----------------------------------------------------------------------------------------------- 22
IV.1) Objectif et intérêt de notre étude 22
IV.2) Démarche générale----------------------------------------------------------------------------------------------------- 22
IV.3) Plan de notre étude 23
CHAPITRE 2 : DESCRIPTION DU GRAPHITE NUCLEAIRE. RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES--- 24
I Le graphite nucléaire------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 25
I.1) Généralités ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------25
I.2) Matières premières et synthèse du graphite nucléaire--------------------------------------------------------------- 26
I.2).a) Coke de pétrole---------------------------------------------------------------------------------------------------- 26
I.2).b) Brai------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 27
I.2).c) Additifs ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27
I.2).d) Synthèse du graphite nucléaire---------------------------------------------------------------------------------- 27
I.2).d).i. Préparation du produit cru--------------------------------------------------------------------------------- 28
I.2).d).ii. Cuisson------------------------------------------------------------------------------------------------------ 29
I.2).d).iii. Imprégnation----------------------------------------------------------------------------------------------- 29
I.2).d).iv. Graphitation------------------------------------------------------------------------------------------------ 29
I.2).e) Evolution de la structure du carbone au cours de la cuisson et de la graphitation------------------------ 29
I.3) Propriétés du graphite nucléaire---------------------------------------------------------------------------------------- 30
I.3).a) Propriétés du graphite -------------------------------------------------------------------------------------------- 30
I.3).a).i. Graphite nucléaire et graphite d’aciérie------------------------------------------------------------------ 30
I.3).a).ii. Caractéristiques du graphite nucléaire ------------------------------------------------------------------ 31
I.3).b) Nature des graphites nucléaires utilisés dans les réacteurs UNGG----------------------------------------- 35
I.4) Evolution du graphite nucléaire au cours du fonctionnement du réacteur---------------------------------------- 36
I.4).a) Effets de l’irradiation neutronique ------------------------------------------------------------------------------ 36
I.4).b) Effets de l’oxydation thermique du graphite 36
I.4).c) Effets de la corrosion radiolytique du graphite---------------------------------------------------------------- 37
II Oxydation thermique et corrosion radiolytique du graphite -------------------------------------------------------------- 37
II.1) Oxydation thermique du graphite ------------------------------------------------------------------------------------- 37
II.1).a) Mécanismes réactionnels et facteurs de contrôle ------------------------------------------------------------ 37
II.1).b) Régimes d’oxydation 38
II.1).c) Effet de la présence d’impuretés dans le graphite sur son oxydation thermique ------------------------ 39
II.1).d) Conclusion -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 39
3
tel-00528691, version 2 - 4 Feb 2011II.2) Corrosion radiolytique du graphite ----------------------------------------------------------------------------------- 40
II.2).a) Mécanisme réactionnel ------------------------------------------------------------------------------------------ 40
II.2).a).i. Rappels sur la radiolyse 40
II.2).a).ii. Corrosion radiolytique par le gaz caloporteur--------------------------------------------------------- 42
II.2).b) Effet de la microstructure du graphite------------------------------------------------------------------------- 44
II.3) Dépôts --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------44
II.3).a) Nature des dépôts ------------------------------------------------------------------------------------------------ 44
II.3).a).i. Dépôts sur les métaux ------------------------------------------------------------------------------------- 44
II.3).a).ii. Dépôts sur le graphite ------------------------------------------------------------------------------------ 46
II.3).b) Conséquences de la présence de dépôts----------------------------------------------------------------------- 47
II.3).b).i. Inhibition de la corrosion radiolytique du graphite par le monoxyde de carbone----------------- 48
II.3).b).ii. Inhibition de la corrosion radiolytique du graphite par le méthane -------------------------------- 48
II.3).c) Inconvénients liés à la formation de dépôts ------------------------------------------------------------------ 50
II.3).d) Composition chimique des dépôts----------------------------------------------------------------------------- 51
II.3).e) Oxydation thermique et corrosion radiolytique des dépôts------------------------------------------------- 51
II.4) Réaction du carbone avec le chlore gazeux-------------------------------------------------------------------------- 52
III Effets de la température sur le comportement du chlore et de diverses impuretés dans le graphite---------------- 53
III.1) Comportement thermique du chlore dans le dioxyde d’uranium ------------------------------------------------ 53
III.2) Comportement thermique d’impuretés autres que le chlore dans le graphite ---------------------------------- 53
III.2).a) Comportement thermique de l’arsenic, du bismuth, du silicium et de l’étain dans le graphite------- 54
III.2).b) Comportement thermique du bore dans le graphite -------------------------------------------------------- 55
III.2).c) Comportement thermique du césium dans le graphite ----------------------------------------------------- 55
III.2).d) Comportement thermique de l’hydrogène dans le graphite ----------------------------------------------- 56
III.2).e) Comportement thermique du fluor dans le graphite 57
III.2).f) Conclusion-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 57
CHAPITRE 3 : DISPOSITIFS ET PROTOCOLES EXPERIMENTAUX -------------------------------------- 59
I Préparation des échantillons --------------------------------------------------------------------------------------------------- 60
I.1) Découpe, polissage et pré-recuit --------------------------------------------------------------------------------------- 60
37I.2) Implantation en Cl ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 60
I.2).a) Intérêt de l’implantation ionique en chlore ------------------------------------------------------------------------ 60
I.2).b) Choix des conditions expérimentales d’implantation ------------------------------------------------------------ 63
II Traitement et analyse thermiques des échantillons 65
II.1) Traitement thermique des échantillons------------------------------------------------------------------------------- 65
II.2) Analyses thermiques des échantillons-------------------------------------------------------------------------------- 67
II.2).a) Thermodésorption programmée------------------------------------------------------------------------------------ 67
II.2).b) Thermogravimétrie -------------------------------------------------------------------------------------------------- 68
III Caractérisation du solide--- 69
III.1) Caractérisation élémentaire et isotopique--------------------------------------------------------------------------- 69
III.1).a) Microsonde ionique 69
III.1).a).i. Description de l’appareillage---------------------------------------------------------------------------- 69
III.1).a).ii. Conditions expérimentales pour les analyses en mode profilométrie----------------------------- 70
III.1).a).iii. Conditions expérimentales pour les analyses en mode imagerie --------------------------------- 74
III.1).b) Rétrodiffusion élastique résonnante ------------------------------------------------------------------------------ 75
III.2) Caractérisation microstructurale ------------------------------------------------------------------------------------- 75
III.2).a) Microspectroscopie Raman ---------------------------------------------------------------------------------------- 75
III.2).b) Pycnométrie hélium ------------------------------------------------------------------------------------------------ 75
III.3) Etude de la spéciation 76
III.3).a) Spectroscopie de photoélectrons ---------------------------------------------------------------------------------- 76
III.3).b) Spectroscopie d’absorption X 76
III.3).b).i. Principe de la technique analytique et description de l’appareillage ------------------------------ 76
III.3).b).ii. Conditions expérimentales ----------------------------------------------------------------------------- 77
IV Analyse des gaz---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 79
IV.1) Analyse du gaz par micro chromatographie en phase gazeuse -------------------------------------------------- 79
IV.1).a) Intérêt de l’analyse du gaz et mélange gazeux initial ---------------------------------------------------------- 79
IV.1).b) Protocole analytique 79
IV.2) Analyses des halogènes, nitrites, nitrates et sulfates présents dans le mélange gazeux par chromatographie
en phase liquide --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 80
IV.2).a) Caractéristiques de la cartouche absorbante--------------------------------------------------------------------- 80
IV.2).b) Protocole analytique------------------------------------------------------------------------------------------------ 80
V Radiolyse des gaz -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 81
V.1) Choix des conditions d’irradiation------------------------------------------------------------------------------------ 81
V.2) Description de la voie de faisceau extrait---------------------------------------------------------------------------- 82
V.3) Mise au point de la cellule d’irradiation ----------------------------------------------------------------------------- 84
V.4) Calcul de la dose déposée dans le gaz lors de l’irradiation-------------------------------------------------------- 86
4
tel-00528691, version 2 - 4 Feb 2011CHAPITRE 4 : EFFETS DE LA TEMPERATURE SUR LE COMPORTEMENT DU CHLORE DANS
LE GRAPHITE NUCLEAIRE ------------------------------------------------------------------------------------------- 88
Introduction : nature du graphite nucléaire étudié---------------------------------------------------------------- 89
A. Etude du comportement du chlore implanté sous l’effet de la température--------------------------------- 92
A.I Identification du mécanisme de migration du chlore dans le graphite : analyses SIMS ---------------------------- 93
A.I.1) Etude du mécanisme de migration du chlore ---------------------------------------------------------------------- 93
A.I.2) Effets de la porosité et de l’orientation structurale du graphite ------------------------------------------------100
A.I.2).a) Graphite nucléaire---------------------------------------------------------------------------------------------100
A.I.2).b) Graphite "modèle" --------------------------------------------------------------------------------------------102
A.I.2).c) Bilan ------------------------------------------------------------------------------------------------------------104
A.II Suivi de l’évolution de la structure du graphite par microspectroscopie Raman ----------------------------------104
A.III Suivi de l’évolution de la teneur en oxygène du graphite nucléaire par rétrodiffusion élastique résonnante -109
A.IV Conclusion -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------110
B. Comportement thermique du chlore constitutif---------------------------------------------------------------- 112
B.I Répartition du chlore constitutif-113
B.II Nature des espèces gazeuses relâchées sous traitement thermique --------------------------------------------------115
B.II.1) Désorption des espèces oxygénées et du chlorure d’hydrogène ----------------------------------------------115
B.II.2) Désorption de l’éthanol---------------------------------------------------------------------------------------------118
B.II.3) Conclusion118
B.III Evolutions de la densité squelette et de la masse du graphite nucléaire sous traitement thermique------------119
B.IV Spéciations du carbone et du chlore constitutifs par spectroscopie de photoélectrons---------------------------120
B.IV.1) Caractérisation de certaines des impuretés du graphite nucléaire -------------------------------------------121
B.IV.1).a) Cas du graphite nucléaire vierge --------------------------------------------------------------------------121
B.IV.1).b) Effet du traitement thermique -----------------------------------------------------------------------------121
B.IV.2) Spéciation du carbone dans le graphite nucléaire--------------------------------------------------------------122
B.IV.2).a) Cas du graphite nucléaire vierge123
B.IV.2).b) Effet du traitement thermique123
B.IV.3) Spéciation du chlore constitutif dans le graphite nucléaire ---------------------------------------------------125
B.IV.3).a) Cas du graphite nucléaire vierge125
B.IV.3).b) Effet du traitement thermique126
B.IV.4) Conclusion ----------------------------------------------------------------------------------------------------------128
B.V Spéciation du chlore constitutif par spectroscopie d’absorption X --------------------------------------------------128
B.V.1) Composés de référence ---------------------------------------------------------------------------------------------128
B.V.1).a) Composés de références contenant du chlore inorganique ---------------------------------------------129
B.V.1).b) Composés de référence contenant du chlore organique-------------------------------------------------132
B.V.2) Echantillons de graphite nucléaire --------------------------------------------------------------------------------134
B.V.2).a) Stabilité du chlore sous faisceau ---------------------------------------------------------------------------134
B.V.2).b) Distribution du chlore ---------------------------------------------------------------------------------------135
B.V.2).c) Cas du graphite nucléaire vierge135
B.V.2).d) Effet du traitement thermique ------------------------------------------------------------------------------137
B.V.3) Conclusion -----------------------------------------------------------------------------------------------------------139
B.VI Conclusion------------------------------------------------------------------------------------------------------------------140
CHAPITRE 5 : EFFETS DE L’OXYDATION THERMIQUE ET DE LA CORROSION
RADIOLYTIQUE DU GRAPHITE NUCLEAIRE SUR LA DISTRIBUTION ET LA SPECIATION DU
CHLORE--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 142
A. Effets de l’oxydation thermique du graphite nucléaire ------------------------------------------------------- 143
A.I Impact de l’oxydation thermique sur la matrice graphite --------------------------------------------------------------143
A.I.1) Expériences de thermogravimétrie à "blanc" ---------------------------------------------------------------------143
A.I.2) Expériences de thermogravimétrie réalisées sur du graphite nucléaire ---------------------------------------144
A.II Impact de l’oxydation thermique sur le comportement du chlore ---------------------------------------------------145
A.III Conclusion------------------------------------------------------------------------------------------------------------------145
B. Effets de la corrosion radiolytique du graphite nucléaire --------------------------------------------------- 146
B.I Expériences réalisées sur le nickel ----------------------------------------------------------------------------------------146
B.II Expériences réalisées sur le graphite nucléaire -------------------------------------------------------------------------148
B.II.1) Evolution de la composition du mélange gazeux ---------------------------------------------------------------148
B.II.2) Caractérisation des halogènes, nitrites, nitrates et sulfates présents dans le mélange gazeux-------------153
B.II.3) Evolution de la distribution et de la spéciation du chlore constitutif du graphite---------------------------155
B.II.4) Conclusion------------------------------------------------------------------------------------------------------------157
CONCLUSION GENERALE-------------------------------------------------------------------------------------------- 159
LISTE DES FIGURES ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 162
LISTE DES TABLEAUX ------------------------------------------------------------------------------------------------- 165
5
tel-00528691, version 2 - 4 Feb 2011ANNEXE 1: SIMULATION DES PROFILS D’ATOMES TEL QU’IMPLANTES ET DES DEFAUTS
CREES PAR L’IMPLANTATION ------------------------------------------------------------------------------------- 167
ANNEXE 2 : EFFET DE LA PULVERISATION ------------------------------------------------------------------- 169
ANNEXE 3 : PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UN ACCELERATEUR VAN DE GRAAFF ---- 171
ANNEXE 4 : CARACTERISTIQUES DES GRILLES MICRO-PERFOREES------------------------------- 172
I Description --------------------------------------------------------------------------------------------------------------172
II Mesure de transparence-----------------------------------------------------------------------------------------------172
ANNEXE 5 : GEOMETRIE DU CORPS DE LA CELLULE D’IRRADIATION ET TRAITEMENT DU
DISPOSITIF----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 174
I Géométrie du corps de la cellule d’irradiation----------------------------------------------------------------------174
II Traitement du dispositif expérimental ------------------------------------------------------------------------------175
ANNEXE 6 : INTERPRETATION DES PHENOMENES MIGRATOIRES DANS LES SPECTRES SIMS
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 176
ANNEXE 7 : CALCUL ET COMPOSITION DES INCERTITUDES ------------------------------------------ 178
I Incertitude sur l’ordonnée ---------------------------------------------------------------------------------------------178
II Incertitude sur l’abscisse179
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 180
6
tel-00528691, version 2 - 4 Feb 2011Remerciements
Cette étude a été réalisée au sein du groupe Aval du Cycle Electronucléaire (ACE) de
l’Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL). Je remercie Bernard Ille, directeur de
l’IPNL, de m’avoir accueillie et d’offrir aux doctorants la possibilité de se sentir si bien
intégrés dans cette unité.
Je remercie Nathalie Moncoffre, directrice du groupe ACE et de ma thèse, pour son
accueil, son soutien, sa confiance, ses compétences scientifiques et linguistiques, son
expérience, ses expressions si originales et bien évidemment, ses grandes qualités humaines.
Je remercie Nelly Toulhoat, co-directrice de ma thèse, pour sa confiance, son soutien,
ses compétences scientifiques et linguistiques, son expérience, sa détermination, sa motivation
et sa bonne humeur.
Ces trois années de thèse passées à leurs côtés ont été une expérience riche et un vrai
bonheur.
Ce travail a été effectué en collaboration avec EDF. Je tiens à exprimer ma gratitude à
deux agents de cette entreprise : Laurent Petit et Francis Bérenger qui ont suivi
régulièrement mon travail et avec lesquels j’ai eu de nombreuses discussions enrichissantes.
Je remercie Bernd Grambow et Emmanuel Balanzat d’avoir accepté d’être
rapporteurs de cette thèse. Les discussions que j’ai eues avec eux ont été très fructueuses.
Je remercie également Laurent Petit, Stephan Schumacher, Jean-Noël Rouzaud et
Jean-Pierre Bonal d’avoir accepté d’être examinateurs de ce travail. Nos échanges m’ont
beaucoup apporté.
Enfin, je remercie Christophe Dujardin d’avoir accepté d’être le président de mon
jury de thèse.
J’adresse mes remerciements à Hubert Flocard, directeur scientifique du programme
de recherche PACEN du CNRS, et à Werner Von Lensa, leader du projet européen
CARBOWASTE, pour avoir attribué à cette thèse un soutien financier.
Je remercie l’ensemble des membres du Groupe de Travail R&D Graphite pour
nos nombreux échanges qui m’ont beaucoup appris et les moments de détente passés à
proximité des centrales UNGG.
Je remercie Louis Raimbault de l’Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris à
Fontainebleau pour sa collaboration et ses compétences qui m’ont permis d’analyser le chlore
par microsonde ionique. Je le remercie également pour sa compagnie agréable et son thé bien
chaud.
Je remercie Jean-Noël Rouzaud et Mohamed-Ramzi Ammar de l’Ecole Normale
Supérieure de Paris pour leur collaboration. Ils m’ont permis de réaliser des analyses par
microspectroscopie Raman et par Microscopie Electronique à Transmission. J’ai passé des
moments délicieux en leur compagnie.
Je remercie Guy Raffin, Marie Hangouet et Marlène Bonjour du Service Central
d’Analyse de Solaize pour leur collaboration lors de l’analyse de mélanges gazeux irradiés et
pour leurs conseils concernant la définition du cahier des charges de notre appareil de micro-
chromatographie en phase gazeuse, couplée à la spectrométrie de masse.
7
tel-00528691, version 2 - 4 Feb 2011Je remercie Philippe Sainsot de l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon
pour son accueil et son aide qui m’ont permis de réaliser des mesures par interférométrie
optique.
Je remercie Michèle Pijolat et son équipe de m’avoir accueillie à l’Ecole Nationale
Supérieure des Mines de St Etienne pour réaliser mes analyses thermiques.
Je tiens également à adresser mes remerciements à l’ensemble du personnel de
l’IPNL pour les trois années très sympathiques que j’ai passées au sein de ce laboratoire.
Je remercie tout particulièrement les membres du Bureau d’Etude et des services
Mécanique et Faisceaux d’Ions qui ont participé à la conception et à la fabrication de la
cellule d’irradiation, ainsi qu’à la réalisation de mes expériences sur l’accélérateur Van de
Graaff. La compagnie de Jean-Christophe Ianigro, de Thierry Dupasquier, d’Yves
Champelovier, de Raphaël Fillol, d’Alain Gardon, de Christophe Peaucelle et d’Angela
Perrat-Mabilon a été pour moi une excellente source de bonne humeur.
Je remercie l’ensemble des doctorants de l’IPNL, et en particulier les CMS boys :
Olivier Bondu, Hugues Brun, Nicolas Chanon et Clément Bâty, le spécialiste des boucles :
Jérémie Llodra-Perez, ALICE alias Laure Massacrier et Fabien Nendaz, le futur
financier : Thomas Lepers, la mère de famille scientifique : Elisabeth Massot et les
doctorants ACE : Benoît Marchand, Gaëlle Gutierrez et René Bes, avec lesquels j’ai passé
de très bons moments et me suis beaucoup amusée.
Je remercie l’ensemble des membres du groupe ACE dont je n’ai pas encore fait
mention. J’ai beaucoup apprécié de travailler, de discuter et/ou de rire avec Nicolas Bérerd et
Clotilde Gaillard que cela soit le jour ou la nuit, à l’IPNL ou ailleurs. Je remercie Nathalie
Millard-Pinard pour sa gentillesse, Yves Pipon pour sa sympathie et Stéphane Gavarini
d’avoir enfin compris le contexte de ma thèse☺. Les discussions partagées avec l’ours René
Bes ont toujours été très enrichissantes. J’ai adoré côtoyer Benoît Marchand qui m’a touchée
par sa fraîcheur. Merci à Gaëlle Gutierrez qui est une colocataire de bureau rêvée ! J’ai
adoré rester tard à l’IPNL en sa compagnie. Je pense également aux plus jeunes membres du
groupe ACE : Antoine Blondel et Gwennaëlle Silbermann, et je leur souhaite une bonne
thèse.
Enfin, je remercie mes amis et mes proches qui m’ont supportée pendant ces trois
années. Un grand merci à mes parents et à mon conjoint Julien qui m’ont soutenue.
Cette thèse est aussi un peu la leur et je leur dédie.
8
tel-00528691, version 2 - 4 Feb 2011

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