Nous étudions les transformations chimiques des solides sous l’effet de la chaleur dans un environnement donné, généralement gazeux. Ces transformations sont d’un intérêt majeur dans de nombreux domaines industriels tels que les procédés de fabrication additive, la chimie, l’industrie de l’énergie nucléaire, la métallurgie, la cimenterie, la production minière, l’aéronautique, l’industrie automobile, le captage et le stockage de gaz et d’énergie, etc., ce qui engendre des enjeux environnementaux et économiques capitaux.
Les solides peuvent être des matériaux massifs ou des solides divisés, et les transformations chimiques sont des décompositions thermiques, des réactions de corrosion à haute température (oxydation, nitruration), ou des réactions solide-gaz de type hydrofluoration, carbonatation, sulfuration, … Dans tous les cas, notre objectif est la compréhension des mécanismes élémentaires et la modélisation cinétique prédictive de la réaction.
- Pour les solides massifs, cette approche fournit des pistes d’amélioration relatives à la composition, aux procédés d’élaboration ou aux conditions d’usage des matériaux.
- Pour les solides divisés, c’est un ingrédient pour le design, la mise en œuvre et la maîtrise de réacteurs et de procédés industriels, via des jumeaux numériques.
Moyens
- Analyse thermique et calorimétrie (plateau ESMAT) : ATG, ATD, DSC, calorimétrie, thermodesorption
- Caractérisations par adsorption de gaz, porosimétrie Hg, MEB-EDX, MET, IRTF, Raman, Auger/XPS, diffraction et tomographie X,
- Modélisation en cinétique hétérogène
- Simulation par couplage multi-échelle
Thèse
Mécanisme et cinétique de la réaction entre le sodium liquide et le combustible nucléaire des futurs réacteurs à neutrons rapides, Concettina Andrello, 2020, coll. CEA Cadarache, JRC Karlsruhe
Oxydation Zr sous vapeur d’eau, Roland Zino, 2021, coll. Framatome, EDF, CEA
Étude et modélisation phénoménologique de la conversion de l’oxalate d’uranium en oxyde, Lénaïc Desfougères, 2021, coll. CEA Marcoule, ICSM
Modélisation thermo-cinétique de l’oxydation à haute température d’une poudre de TA6V, Mohamad Mahdi Siblani, 2022, coll. Polytech Montreal
Rôle de l’irradiation sur la cinétique de la réaction entre le sodium et le combustible MOX, Tristan Bossert, 2020-2023, coll. CEA Cadarache, JRC Karlsruhe
Comportement de nouveaux alliages d’aluminium pour la fabrication additive, Maxence Buttard, 2020-2023, coll. SIMAP, Constellium
Développement d’aimants permanents hautes performances NdFeB par Powder Injection Moulding, Thomas Bioud, 2021-2024, coll. CEA Grenoble
Etude de la cinétique et des mécanismes de suroxydation des oxydes mixtes (U,Pu)O2 – impact sur leur comportement à la dissolution, Priscilla Berenguer-Besnard, 2021-2024, coll. CEA Marcoule
Partenaires académiques et industriels
Univ. Hiroshima, Polytech Montreal, CEA, JRC Karlsruhe, CETHIL/INSA Lyon, SIMAP/Univ. Grenoble Alpes, UMET Univ. Lille, UCCS/ENS Chimie Lille, Orano, Framatome, Constellium, Eramet, Saint-Gobain
Contact
Loïc Favergeon
loic.favergeon@mines-stetienne.fr
+33 4 77 42 02 93