M2 - Chimie séparative, matériaux et procédés (MAT P2)

Cette unité d’enseignement aborde les notions nécessaires pour appréhender les conséquences d’une irradiation sur des matériaux de type céramique (combustibles, matrices de confinement spécifique). Dans le cas des matériaux combustibles nucléaires, il s’agira d’analyser les phénomènes de dégradation au sein des matériaux (défauts ponctuels, défauts étendus) ainsi que les conséquences associées sur le comportement à long terme en conditions de stockage ou d’entreposage. Dans ce cadre, les couplages irradiation/lixiviation seront également abordés.

Volumes horaires* :

            CM : 12h

            TD : 8h

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Le programme de cette UE est centré sur une approche expérimentale des connaissances de base liées à la radiochimie, de la chimie séparative et des procédés de conversion. Ces connaissances seront mises en œuvre au travers d’exemples précis.

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Une approche générale de la chimie de supramoléculaire des éléments f sera développée à travers des notions de reconnaissance moléculaire, des propriétés physico-chimiques spécifiques des lanthanides et des actinides et des matériaux supramoléculaires.

Volumes horaires* :

            CM : 12h

            TD : 8h

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Cette unité d’enseignement aborde différents aspects liés à la mesure des radionucléides en solution ainsi qu’à la stratégie analytique à mettre en place pour parvenir à une mesure fiable. L’ensemble des techniques radiochimiques seront introduites dont le marquage et la dilution isotopiques, les méthodes de séparation et de purification préalables à la mesure radioactive. Un volet important de cette unité d’enseignement portera aussi sur le choix des techniques instrumentales en fonction du radionucléide considéré, sur l’expression d’un résultat de comptage en tenant compte des incertitudes de mesure ainsi que sur l’approche statistique associée aux comptages nucléaires.

Volumes horaires* :

            CM : 12h

            TD : 8h

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Ce cours de modélisation a pour but d’introduire les méthodes de modélisation modernes de la matière que l’on peut mettre en œuvre pour étudier la chimie séparative et les milieux complexes. L’idée est de présenter les différentes échelles de description utilisées pour décrire la chimie, des simulations moléculaires aux modèles thermodynamiques tels que ceux utilisés dans le génie chimique. Un intérêt tout particulier est affiché pour la thermodynamique statistique qui permet de faire le lien entre ces échelles de description.

Volumes horaires* :

CM : 12 H

TD : 8 H

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Cette unité d’enseignement aborde différents aspects en lien avec la synthèse et la refabrication de combustibles nucléaires. Après une description des différentes catégories de combustibles nucléaires, les procédés de fabrication mis en place à l’échelle industrielle seront traités. Les différentes méthodes de retraitement (recyclage), de conversion et de refabrication des combustibles seront décrites. Les contraintes liées à l’optimisation des nouveaux matériaux combustibles destinés aux réacteurs de générations III et IV seront abordées en soulignant l’évolution des contraintes sur les matériaux et sur leur environnement.

Volumes horaires* :

            CM : 12h

            TD : 8h

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Cette unité d’enseignement aborde les notions nécessaires pour appréhender la dissolution ou la lixiviation / altération de matériaux de type céramique. Dans le cas des matériaux combustibles nucléaires, il s’agira d’analyser les phénomènes de dégradation en conditions agressives représentatives d’une étape de recyclage ou de retraitement mais aussi ceux liés à leur altération, en conditions plus « douces », représentatives d’un stockage direct en formation géologique profonde.

Volumes horaires* :

            CM : 12h

            TD : 8h

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Cette unité d’enseignement aborde les notions essentielles à la compréhension de l’amont du cycle électronucléaire et apporte un éclairage sur le positionnement de l’énergie nucléaire dans le mixe énergétique actuel. Les notions abordées vont de l’extraction/concentration de l’uranium dans les mines conventionnelles et non-conventionnelles à la fabrication du combustible nucléaire en traitant des techniques de conversion et d’enrichissement isotopique.

Volumes horaires* :

            CM : 12h

            TD : 8h

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Ce cours de chimie séparative a pour but d’introduire les différents concepts nécessaires à l’étude de la chimie séparative. L’idée est de présenter le rôle des différentes interactions présentes dans les milieux complexes ainsi que leur rôle dans la séparation. La mesure expérimentale de ces différents effets, leur représentation pratique, ainsi que le lien avec les phénomènes interfaciaux sont également abordés.

Volumes horaires* :

CM : 12 H

TD : 8 H

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Cette unité d’enseignement aborde différents aspects en lien avec la synthèse, la caractérisation et le comportement à long terme des matrices vitreuses. Un premier aspect concernant la méthodologie d’étude du comportement à long terme en conditions d’altération des matrices vitreuses sera développé en précisant notamment les caractéristiques initiales des matériaux, les phénomènes clés gouvernant leur comportement et les modèles prédictifs adaptés. Par la suite, les phénomènes de lixiviation et de vieillissement sous irradiation des matériaux vitreux seront abordés. Ces différentes notions seront étayées par une étude de cas sur le comportement à long terme des verres nucléaires.

Volumes horaires* :

            CM : 12h

            TD : 8h

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Cette unité d’enseignement abordera les différentes techniques possibles de démantèlement et de décontamination d’installations nucléaires. Après avoir décrit les enjeux et les opérations liées au démantèlement des installations puis les outils de mesure disponibles (imageurs, spectromètres gamma, …), les procédés de décontamination disponibles seront présentés en fonction de la nature des objets à décontaminer (procédés de décontamination classique ou par fluides complexes). Plusieurs techniques innovantes de décontamination de surfaces contaminées seront exposées (procédés de décontamination classique, solutions micellaires, gels, mousses, fluides supercritiques).

Volumes horaires* :

            CM : 12h

            TD : 8h

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Cette unité d’enseignement est axée sur les procédés de séparation membranaires et d’extraction liquide-liquide. La partie sur les procédés de séparation membranaires traitera en premier lieu des procédés classiques de séparation en phase liquide (microfiltration, ultrafiltration, …) et du traitement des gaz. Les procédés plus novateurs à l’instar des contacteurs et réacteurs à membrane seront traités dans une seconde partie. La partie sur les procédés d’extraction liquide-liquide abordera d’abord des généralités permettant par la suite d’appréhender le procédé PUREX mis en place pour le retraitement du combustible usé. Une dernière partie traitera des méthodes de modélisation des opérations d’extraction liquide-liquide.

Volumes horaires* :

            CM : 12h

            TD : 8h

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Cette unité d’enseignement vise à mieux comprendre le comportement chimique des radionucléides en conditions environnementales. Dans ce but, la notion de spéciation dans différents compartiments environnementaux sera introduite, de même que les différentes techniques permettant de contribuer à l’analyse globale. Un focus sera mis sur l’absorption des rayons X, sur l’imagerie par fluorescence X, sur la microscopie électronique à transmission et sur le SIMS. Les résultats de spéciation seront alors corrélés aux impacts environnementaux potentiels.

Volumes horaires* :

            CM : 12h

            TD : 8h

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Information scientifique : Cet enseignement a pour but de familiariser les étudiants avec la recherche et gestion d’informations scientifiques. Dans ce cadre, les outils récents de recherche bibliographiques seront explicités et utilisés lors de cours/TD (Documentation électronique : Scifinder / Isis / Belstein). Des formations aux fonctionnalités de l’outil Zotero et à l’utilisation du cahier de laboratoire électronique seront également dispensées. La rédaction et l’exploitation de publications scientifiques seront abordées.

Projet bibliographique : Les outils de recherche d’informations scientifiques seront appliqués à un cas concret. L’étudiant se verra ainsi proposer par l'équipe pédagogique un sujet bibliographique en lien avec l'orientation qu'il aura choisie. Ce sujet bibliographique pourra, le cas échéant, être défini en accord avec la structure d’accueil dans laquelle le stage sera effectué.

Pour ce projet personnel, l’étudiant aura accès à toutes les sources bibliographiques de l’université ou de l’entreprise qui l’accueille. Le travail bibliographique pourra éventuellement être couplé avec l’unité d’enseignement d’anglais afin de préparer une soutenance orale de type communication orale en congrès international.

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Le stage d’une durée de 4 à 6 mois doit être effectué dans un laboratoire de recherche ou une entreprise spécialisée en chimie extractive ou séparative, en chimie du recyclage, en radiochimie, en chimie des matériaux ou en chimie des procédés. Ainsi, les étudiants auront la possibilité d’effectuer ce stage de fin d’étude au sein de laboratoires de recherche académiques ou d’établissements industriels. Sous réserve de l’acceptation préalable de l’équipe pédagogique (sujet de stage en lien avec les enseignements du master et environnement/moyens adéquats), l’étudiant pourra rechercher une équipe d’accueil en milieu académique dans les instituts du Pôle Chimie de l’Université de Montpellier, dans des laboratoires académiques hors de l’Université de Montpellier (en France ou à l’étranger) ou en secteur privé (en France ou à l’étranger). 

Ce stage d’une durée de 4 à 6 mois pourra débuter à partir du début du mois de mars et sera précédé du rendu d’un rapport bibliographique en lien avec le sujet de stage et d’une soutenance orale devant un jury.

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