Description

L'objectif de cette recherche est de comprendre les interactions entre les déchets et la matrice cimentaire en termes de composition (impact du sodium et du sulfate), de radioactivité et de caractéristiques, car elles peuvent influencer l'hydratation du ciment, la chaleur produite et sa durabilité (Zhu, Zheng et al. 2022, Bourchy, Fujii Yamagata et al. 2023).
La méthodologie utilisée débutera par une revue de la littérature sur l'inventaire des déchets des pays dotés d'énergie nucléaire ; une liste restreinte de compositions de déchets sera établie. Plusieurs formulations non radiologiques (utilisant un substitut) adaptées des déchets nucléaires de référence (tels que le géopolymère, le ciment activé alcalin ou le ciment ternaire) seront développées en tenant compte d'une plage de variation possible autour des valeurs d'oxydes cibles conduisant à l'hydratation, à la prise et à la minéralogie ciblée. L'évolution de la minéralogie, de l'activation, de l'hydratation et des propriétés mécaniques sera suivie au fil du temps. Sur la base de ces propriétés, une sélection des meilleures formulations candidates sera effectuée avant de tester leur durabilité par un essai de lixiviation lorsqu'elles sont chargées avec des substituts de radionucléides (EPA 2013). Un effort sera consacré au suivi de l'évolution de ces phases bénéfiques ou délétères, de leur formation lors de la prise et de leur évolution en fonction des expositions environnementales.

Compétences requises

Le candidat devra être titulaire d'un diplôme d'ingénieur ou d'un master recherche, avec des connaissances en matériaux minéraux et en physico-chimie. Une première expérience en matériaux cimentaires, formulation et caractérisation (analyse minérale, analyse cinétique de réaction, ou analyse mécanique et de durabilité) serait fortement appréciée. La maîtrise des logiciels bureautiques courants et la maîtrise de l'anglais (oral et écrit) sont indispensables. Outre son intérêt pour l'expérimentation, le candidat devra rapidement devenir autonome après une période de formation, aimer travailler en équipe et être capable de vulgariser les résultats afin de mener à bien ses recherches.

Bibliographie

Abdel Rahman, R. O., R. Z. Rakhimov, N. R. Rakhimova and M. I. Ojovan (2015). Cementitious materials for nuclear waste immobilization, John Wiley & Sons, Ltd.
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Bourchy, A., A. L. Fujii Yamagata, G. L. Smith, G. J. Sevigny, B. N. Seiner and S. A. Saslow (2023). 'Cerium oxide impact on fresh and hardened properties of cementitious materials.' Cement and Concrete Composites 138: 104976.
Bourchy, A., S. A. Saslow, B. D. Williams, N. M. Avalos, W. Um, N. L. Canfield, L. Sweet, G. L. Smith and R. M. Asmussen (2022). 'The evolution of hydrated lime-based cementitious waste forms during leach testing leading to enhanced technetium retention.' Journal of Hazardous Materials 430: 128507.
Collepardi, M. (2003). 'A state-of-the-art review on delayed ettringite attack on concrete.' Cement and Concrete Composites 25(4–5): 401-407.
EPA (2013). Mass Transfer Rates of Constituents in Monolithic or Compacted Granular Materials Using a Semi-Dynamic Tank Leaching Procedure - Method 1315 Revision.0, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, D.C.
Mukiza, E., Q. T. Phung, L. Frederickx, D. Jacques, S. Seetharam and G. De Schutter (2023). 'Co-immobilization of cesium and strontium containing waste by metakaolin-based geopolymer: Microstructure, mineralogy and mechanical properties.' Journal of Nuclear Materials 585: 154639.
Zatloukalová, J., J. Zatloukal, J. Hraníček, K. Kolář and P. Konvalinka (2021). 'Study on the properties of cement composites for immobilization of evaporator concentrates.' Progress in Nuclear Energy 140: 103919.
Zhu, Y., Z. Zheng, Y. Deng, C. Shi and Z. Zhang (2022). 'Advances in immobilization of radionuclide wastes by alkali activated cement and related materials.' Cement and Concrete Composites 126: 104377.

Mots clés

ciment, formulation, incorporation minérale, durabilité, déchet nucléaire, bas carbone