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Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; L’extraction réductrice liquide-liquide est une des voies pyrochimiques les plus prometteuses pour assurer le retraitement des déchets nucléaires. Cette technique, déjà employée en métallurgie lors du traitement des poches d’acier, permet de transférer des éléments entre deux phases immiscibles (généralement un métal liquide et un sel ou un oxyde fondu) au moyen d’une réaction d’oxydo-réduction localisée à l’interface entre les deux fluides. La cinétique de transfert est alors souvent dépendante de l’agitation des deux phases et de l’interface elle-même. Afin d’améliorer les transferts de masse, l’utilisation de forces électromagnétiques permettant de brasser sans contact matériel le cœur des bains ainsi que l’interface a été étudiée. Les cinétiques d’extraction de trois lanthanides (cérium, néodyme et samarium) ont été établies expérimentalement. Une étude préalable conduit à travailler sur le couple fluorure de lithium/antimoine et à utiliser le lithium comme agent réducteur. Nous avons mis en place une installation expérimentale permettant de mesurer les cinétiques d’extraction de ces lanthanides. Le sel et le métal sont d’abord fondus dans deux creusets concentriques en graphite. Lorsque les deux phases sont liquides, le creuset intérieur est soulevé si bien que le métal peut s’écouler sous le sel par un trou de 6 mm de diamètre situé au fond du creuset. Un système de prélèvements permettant la prise de dix échantillons dans chacune des phases est ensuite positionné au dessus du bain. Les échantillons obtenus sont ensuite analysés par ICP optique (ICP-AES). Les résultats montrent que la cinétique de transfert est du premier ordre et semblent indiquer que le mécanisme contrôlant la cinétique des transferts est la diffusion des espèces réactives à l’interface.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; L’extraction réductrice liquide-liquide est une des voies pyrochimiques les plus prometteuses pour assurer le retraitement des déchets nucléaires. Cette technique, déjà employée en métallurgie lors du traitement des poches d’acier, permet de transférer des éléments entre deux phases immiscibles (généralement un métal liquide et un sel ou un oxyde fondu) au moyen d’une réaction d’oxydo-réduction localisée à l’interface entre les deux fluides. La cinétique de transfert est alors souvent dépendante de l’agitation des deux phases et de l’interface elle-même. L’utilisation de forces électromagnétiques permettant de brasser sans contact matériel le cœur des bains ainsi que l’interface a été étudiée expérimentalement sur le couple fluorure de lithium/antimoine. La description numérique d’un tel réacteur expérimental est difficile puisqu’elle requiert la description de différents phénomènes fortement couplés (électromagnétisme, dynamique des fluides, thermique, déformation de l’interface). Elle s’avère néanmoins nécessaire à l’optimisation de ce type de procédé. La simulation numérique du réacteur expérimental a été réalisée sous certaines hypothèses simplificatrices. Les écoulements turbulents dans les deux phases fluides (sel fondu et métal liquide) sont décrits en prenant en compte le brassage électromagnétique ainsi que la convection naturelle dans la phase saline. La déformation statique de l’interface sous l’effet de la pression électromagnétique est également décrite tout comme l’entrainement visqueux de la couche saline par le métal liquide. Le transfert d’une espèce de la phase saline vers la phase métallique est ensuite calculé à partir des écoulements stationnaires obtenus. Le transfert de masse calculé est en bon accord avec le transfert expérimental.

Reductive extraction is one of the most promising pyroprocess for processing spentnuclear fuel. The extraction of elements from a molten salt to a liquid metal occurs athigh temperature. At the interface between the two immiscible flows mass transfersare ensured via a redox reaction. To increase these transfers, electromagnetic forcescan be used to stir the bulk of both phases and of the interface itself without materialcontact.The kinetic of extraction of three lanthanides (cerium, neodymium and samarium)has been experimentally studied. We worked on lithium fluoride/antimony system,the reducing agent being lithium. Theses experiments show that mass transfers arefast for all studied lanthanides and are controlled by diffusion of reactive species atthe interface.The numerical simulation of experimental reactor which involves many stronglycoupled phenomenon has been performed. Turbulent flows have been computed inboth phases. Mass transfers have then been deduced and compared to experimentalresults.; L’extraction réductrice liquide-liquide est une des voies pyrochimiques les plusprometteuses pour assurer le retraitement des déchets nucléaires. Cette techniqueconsiste à extraire à haute température des éléments initialement en solution dansun sel fondu sur une nappe métallique. Afin d’améliorer les transferts de masse,l’utilisation de forces électromagnétiques permettant de brasser sans contact matérielle coeur des bains et l’interface elle-même a été envisagée.Les cinétiques d’extraction de trois lanthanides (cérium, néodyme et samarium)ont été étudiées expérimentalement. Une étude préalable nous a conduit à travaillersur le couple fluorure de lithium/antimoine et à utiliser le lithium comme agentréducteur. Les investigations réalisées ont démontré que le mécanisme contrôlant lacinétique rapide des transferts est la diffusion des espèces réactives à l’interface.La simulation numérique du réacteur expérimental faisant intervenir de multiplescouplages a également été réalisée. Elle a permis de déterminer les écoulementsturbulents dans chacune des phases. Les transferts de masse simulés ont ensuiteété comparés aux mesures expérimentales.

Reductive extraction is one of the most promising pyroprocess for processing spentnuclear fuel. The extraction of elements from a molten salt to a liquid metal occurs athigh temperature. At the interface between the two immiscible flows mass transfersare ensured via a redox reaction. To increase these transfers, electromagnetic forcescan be used to stir the bulk of both phases and of the interface itself without materialcontact.The kinetic of extraction of three lanthanides (cerium, neodymium and samarium)has been experimentally studied. We worked on lithium fluoride/antimony system,the reducing agent being lithium. Theses experiments show that mass transfers arefast for all studied lanthanides and are controlled by diffusion of reactive species atthe interface.The numerical simulation of experimental reactor which involves many stronglycoupled phenomenon has been performed. Turbulent flows have been computed inboth phases. Mass transfers have then been deduced and compared to experimentalresults.; L’extraction réductrice liquide-liquide est une des voies pyrochimiques les plusprometteuses pour assurer le retraitement des déchets nucléaires. Cette techniqueconsiste à extraire à haute température des éléments initialement en solution dansun sel fondu sur une nappe métallique. Afin d’améliorer les transferts de masse,l’utilisation de forces électromagnétiques permettant de brasser sans contact matérielle coeur des bains et l’interface elle-même a été envisagée.Les cinétiques d’extraction de trois lanthanides (cérium, néodyme et samarium)ont été étudiées expérimentalement. Une étude préalable nous a conduit à travaillersur le couple fluorure de lithium/antimoine et à utiliser le lithium comme agentréducteur. Les investigations réalisées ont démontré que le mécanisme contrôlant lacinétique rapide des transferts est la diffusion des espèces réactives à l’interface.La simulation numérique du réacteur expérimental faisant intervenir de multiplescouplages a également été réalisée. Elle a permis de déterminer les écoulementsturbulents dans chacune des phases. Les transferts de masse simulés ont ensuiteété comparés aux mesures expérimentales.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; La lévitation électromagnétique est une technique de mesure des propriétés physiques des alliages métalliques liquides. Afin de réduire le brassage électromagnétique, certaines expériences sont menées en microgravité. La mesure est habituellement effectuée en utilisant la technique de calorimétrie modulée. Nous avons proposé un nouveau protocole de mesure, qui permet de réaliser une mesure, sans calibration préalable et en un seul essai et qui a été validé numériquement et expérimentalement. Il serait très efficace de l'appliquer à un lévitateur placé dans un champ magnétique continu.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; La lévitation électromagnétique est utilisée lors de l’élaboration, à haut degré de pureté, et de la mesure de propriétés thermophysiques d’alliages métalliques. La validation des modèles numériques existants est entravée par l'absence de données expérimentales relatives aux vitesses d'écoulement à l'intérieur de l’alliage fondu. À l'aide d'une technique d'imagerie rayons X (ESRF-faisceau ID15A), nous voulons mesurer les vitesses dans une goutte de métal en lévitation.