Développement d’un instrument microfluidique sans lentille de mesure in situ de cinétiques de dissolution faciès dépendants

Contexte :

Cette thèse fait partie d’un programme prioritaire de recherche en France : « Technologies innovantes et durables pour une exploitation responsable des ressources minérales du sous sol », qui vise à répondre aux enjeux prioritaires d’approvisionnement en ressources minérales pour la transition écologique. Ainsi, un des enjeux est l’extraction minière de métaux stratégiques et leur dissolution en amont de leur traitement par voie hydrométallurgique. Le constat d’aujourd’hui est la forte inadéquation entre le volume de données expérimentales nécessaires pour concevoir des modèles de procédés ad hoc et les possibilités expérimentales des laboratoires.
Cette thèse répond à ce constat : fournir les outils pour une acquisition en masse des données expérimentales de cinétiques de dissolution.

Sujet :

Le CEA dispose déjà d’un solide background dans le domaine, et utilise d’ores et déjà certaines techniques permettant de réduire drastiquement les temps d’acquisition des cinétiques. Une de ces techniques du CEA s’appuie sur le traitement en temps réel d’images obtenues par microscopie et plus récemment par imagerie sans lentille d’une population de particules confinées dans un volume de liquide .
A partir des derniers développements de cette technique, cette thèse propose de :

• dépasser les problèmes de représentativité statistique,
• accéder à des paramètres physiques des particules comme le faciès cristallin,
• appliquer ces méthodes à l’acquisition de cinétiques instantanées et in situ,
• proposer des solutions de criblage chimique.

Apport pour le candidat :

• Un apprentissage du monde de la recherche dans une équipe valorisant la qualité dans l’encadrement de ses doctorants,
• … dans une équipe pluridisciplinaire allant du génie des procédés à l’instrumentation.
• Une expérience dans un projet allant de la recherche à l’industrie et impliquant un large panel de partenaires du monde de la recherche.
• Une expérience dans un organisme, acteur majeur de la recherche dans l’Economie Circulaire des énergies bas carbone.

Le CEA Marcoule est l'un des 9 centres de recherche du Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA). Créé en 1955, il est au aujourd'hui au cœur des enjeux énergétiques du XXIe siècle : économie circulaire et préservation de l'environnement.

L'étudiant intégrera le Département de recherche sur les procédés pour la mine et le recyclage du combustible (DMRC), qui mène des activités de recherche pour concevoir, développer et qualifier les procédés du cycle du combustible nucléaire. 

Au sein de ce Département, le STDC a pour mission d'amplifier le développement des technologies durables pour les systèmes énergétiques décarbonés (nucléaire et énergies renouvelables). L'un de ses principaux enjeux est de positionner le CEA comme acteur majeur de l'environnement et de l'économie circulaire. C'est un service commun intégrant deux laboratoires basés sur le site de Marcoule et trois laboratoires à Grenoble.

Le poste est situé au LRVE (Laboratoire de développement des procédés de Recyclage et Valorisation pour les systèmes Energétiques décarbonés), l'une des deux équipes du service basées à Marcoule.
L'objectif du LRVE est de concevoir des procédés de recyclage et valorisation de métaux/matériaux pour des applications nucléaires et hors nucléaire en lien avec les systèmes énergétiques bas carbone. Le laboratoire dispose d'un panel étendu de compétences scientifiques et techniques permettant de proposer une offre R&D intégrée aux différents acteurs du recyclage. Il pilote notamment une plateforme d'instrumentation, transverse au département, qui développe différentes techniques d'imagerie ainsi que de méthodes optiques et/ou spectroscopiques dédiées à l'étude des procédés. Le laboratoire compte à ce jour 22 permanents (12 ingénieurs, 10 techniciens) et une vingtaine de non permanents (doctorants, post-doctorants, CDD, alternants, stagiaires).

• Profil physico chimie, génie des procédés/génie chimique
• Intérêt prononcé pour les expérimentations
• Des connaissances en optique/imagerie seraient un plus, toutefois des formations sont possibles
• Esprit créatif et autonome

Le profil recherché est celui d'un étudiant en physique et chimie généraliste, avec une forte envie d'apprentissage dans les domaines qu'il connait le moins comme la microfluidique ou de l'optique. A l'issue de cette thèse, l'étudiant acquerra une solide expérience professionnelle dans la recherche appliquée et apprendra à évoluer dans un environnement multithématique.