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Bolmont, Stanislas. Etude de la réduction électrochimique des oxydes de métaux d'intérêt nucléaire en milieux de chlorures fondus

Bolmont, Stanislas (2014). Etude de la réduction électrochimique des oxydes de métaux d'intérêt nucléaire en milieux de chlorures fondus.

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Résumé en francais

La plupart des métaux de transition, des terres rares et des actinides sont extraits de leur minerai et purifiés sous forme d'oxydes. Les travaux de cette thèse concernent la préparation de cérium métallique par réduction électrochimique de son oxyde CeO2 par un procédé de réduction indirecte (procédé OS) en milieu CaCl2-CaO fondu à 850°C. Le principe de ce procédé repose sur la réaction spontanée entre l'oxyde de cérium et le calcium, jouant le rôle d'agent réducteur, produit in-situ par réduction électrochimique de CaCl2. L'intérêt de ce procédé est de limiter le nombre d'étapes pour convertir l'oxyde en métal et donc de limiter la quantité de déchets générés. L'étude du mécanisme de réduction de l'oxyde de cérium a permis d'identifier différentes réactions parasites telles que la formation de CeOCl en solution et de CeMg dans le produit cathodique, ce qui a nécessité une amélioration des techniques d'analyse (dosages acido-basique, de Bund et par ICP-AES) permettant une meilleure évaluation des performances du procédé. L'importance de la maîtrise de la réaction anodique pour le procédé a été mise en évidence. Le comportement de plusieurs matériaux d'anode (SnO2, Pt, Au) a été étudié dans les conditions d'électrolyse. Ces résultats ont conduit à une sélection du matériau d'anode, à l'utilisation d'un système d'extraction des gaz générés en cours d'électrolyse, ainsi qu'à l'optimisation des paramètres opératoires tels que la concentration en CaO et la densité de courant imposée. Des électrolyses de réduction à densité de courant imposées ont été réalisées en utilisant les paramètres opératoires optimisés et l'avancement de la réduction du CeO2 et le taux de conversion en métal atteignent respectivement 94% et 67%.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Chamelot, Pierre
Ecole doctorale:Mécanique, énergétique, génie civil, procédés (MEGeP)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire de Génie Chimique (LGC), UMR 5503
Mots-clés libres :Electrochimie - Chlorures fondus - Cerium - Anodes - Cathodes
Sujets :Sciences de l'ingénieur
Déposé le :13 May 2015 12:57