Influence de l’état de surface initial des aciers des composants métalliques de l’alvéole HA2 sur leur comportement en corrosion

L’Agence Nationale pour la gestion des Déchets RAdioactifs (Andra) est un établissement public créé par la loi du 30 décembre 1991 chargé de la gestion à long terme de l’ensemble des déchets radioactifs produits en France. L’un des objectifs de l’agence est d’isoler les déchets radioactifs de l’homme et de l’environnement pendant des centaines de milliers d’années. Après avoir conclu en 2005 à la faisabilité d’un stockage profond pour les déchets de haute activité (HA) et de moyenne activité à vie longue (MA-VL), l'Andra a été chargée par la loi de programme du 28 juin 2006 de concevoir et d'implanter un centre de stockage pour ces déchets, appelé Cigéo (Centre industriel de stockage géologique). Ces déchets issus du traitement des combustibles usés seront stockés en formation géologique profonde (environ 500 mètres) dans une couche rocheuse du Callovo-Oxfordien (Cox) constituée d’argilites.

Le concept d’un stockage multi-barrière des déchets à haute activité (HA) a été défini. Le colis primaire est constitué d’un conteneur primaire comprenant les déchets, intégré dans un conteneur de stockage. L’ensemble est ensuite placé dans l’alvéole creusée au sein de la couche d’argilites, comprenant un chemisage placé dans l’alvéole afin de permettre la réversibilité du stockage. Il est envisagé de placer un matériau de remplissage de nature cimentaire entre le chemisage et la paroi de l’alvéole. Le matériau de remplissage sera injecté dans les alvéoles contenant les colis de déchets HA, une fois le chemisage mis en place.

A ce jour, les matériaux envisagés pour le conteneur de stockage HA et le chemisage sont des aciers non ou faiblement alliés. En complément des matériaux constituant la tête d’alvéole, le matériau cimentaire utilisé pour remplir l’espace annulaire séparant la roche du chemisage devrait limiter le transport de l’oxygène. Par conséquent, les quelques traces d’oxygène restantes seront consommées par les minéraux des argiles (oxydation de la pyrite) ainsi que par la corrosion du fer à la surface du chemisage. Il est donc admis que les phénomènes de corrosion à la surface du chemisage se produiront essentiellement en milieu désaéré après une phase aérée.

Lors de la mise en œuvre des aciers, une couche de calamine est créée sur leur surface. Cette couche n’est pas contrôlée et est donc souvent hétérogène en composition et en quantité (épaisseur). De plus, après leur fabrication, les aciers ainsi mis en forme peuvent être entreposés dans des conditions d’environnement non contrôlées impliquant souvent une corrosion atmosphérique. Ces différents états de surface initiaux pourraient influencer leur comportement en corrosion en stockage. L’objectif de la thèse est de montrer une potentielle influence de ces couches de corrosion dans les différentes configurations d’environnement du stockage, à savoir l’atmosphère humide (intrados de l’alvéole HA) ou en présence de matériaux cimentaires (matériau de remplissage de l’alvéole HA), à différentes températures, teneurs en oxygène et chlorures.

Ce projet de recherche s'adresse à un(e) doctorant(e) souhaitant développer ses compétences en science des matériaux, avec une forte composante en expérimentation et développement d'essais pour la formation de couches de corrosion. La thèse sera entièrement réalisée au LaSIE à La Rochelle.

Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement : LaSIE UMR - 7356 CNRS - Université de La Rochelle.
Les activités du laboratoire ont pour domaines applicatifs :

• Durabilité et protection des matériaux sous contraintes environnementales,
• Qualité des ambiances habitables,
• Eco-procédés pour la qualité des produits et la valorisation énergétique des bio-ressources.

L’unité réunit un large spectre de compétences avec des approches intégrées depuis l’échelle atomique jusqu’au matériau, au bâti et son environnement à différentes échelles de temps et d’espace.
Elle établit un continuum du développement d’outils mathématiques aux applications et dépôts de brevets, en passant par des modèles et simulations numériques et expérimentales.

Directeur du LaSIE : Xavier FEAUGAS

La thèse se déroulera dans l'axe "Transferts, dégradation et valorisation des matériaux" (TDVM) - Dirigé par Philippe REFAIT

Stratégie scientifique et organisation

Le rôle de l’environnement sur la dégradation des matériaux et des structures dans de nombreux secteurs (génie civil, structures enterrées, secteurs pétrolier et nucléaire, secteur de l’énergie, …) n’est plus à démontrer.
L’originalité de nos travaux réside dans une approche particulière des pertes de propriétés fonctionnelles issue d‘une réflexion sur l’évolution spatiale et temporelle des vecteurs de risque (espèces agressives) et de leurs conséquences sur les évolutions structurale de la matière.
L’axe majeur de nos réflexions porte sur l’étude des transferts et des interactions d’espèces chimiques dans des matériaux ordonnés (cristallins), désordonnés (polymères, …) et poreux (matériaux de construction, dépôts calcaires,…) par des techniques d’investigation à des échelles différentes de temps et d’espace et leurs conséquences sur la durabilité des matériaux et structures en environnements agressifs.
Nos actions sont focalisées sur les aspects maitrise des structures, mécanismes de dégradation, cinétique des processus et la formalisation dans un cadre thermodynamique. Les orientations scientifiques de l’axe se déclinent en deux opérations de recherche :

• Transferts réactifs dans les matériaux poreux
• Matériaux métalliques en milieux naturels

Site web : 

https://lasie.univ-larochelle.fr/E3-TDVM

Le ou la candidat(e) devra être titulaire d'un Master 2 ou équivalent, et devra avoir de solides bases en électrochimie, chimie, physique, et être curieux/curieuse, rigoureux/rigoureuse, autonome et persévérant(e). Des connaissances dans les matériaux cimentaires/bétons seront appréciées. L'évaluation du dossier du candidat se fera sur l'ensemble de son cursus et de ses notes, ainsi que sur les résultats aux épreuves théoriques du Master.