• Langue : Français
• Discipline : Chimie des matériaux
• Identifiant : 2023ULILR054
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 20/11/2023

Résumé en langue originale

Fin 2021, le stock d'uranium appauvri représentait 324 000 t en France. Les quantités stockées continuent d'augmenter avec le risque de voir la matière requalifiée en déchet radioactif si ses perspectives de valorisation ne sont pas suffisamment établies. Ce travail de recherche a été entrepris dans l'objectif de valoriser l'uranium appauvri en tant que matériau de stockage de la chaleur afin d'améliorer l'efficacité énergétique des réseaux de chaleur.Des recherches antérieures ayant permis d'identifier la metaschoepite UO3.2H2O en vue d'un stockage de la chaleur par sorption d'eau basé sur le principe de réversibilité de la réaction UO3.2H2O<->UO3, la cyclabilité de cette réaction sur un grand nombre de cycles d'hydratation/déshydratation a été évaluée. Les résultats montrent qu'une succession d'étapes de sorption/désorption d'eau induit une agrégation des particules et entraine une perte de performance du matériau par diminution des cinétiques d'hydratation.Afin de lever ce frein à l'applicabilité, trois axes de recherche ont été explorés visant à éviter l'agrégation des particules et à préserver le transfert de masse au fur à mesure des cycles par (i) imprégnation sur matrice poreuse, (ii) création de macroporosité ou (iii) ajout d'adjuvants. Cette dernière voie stabilise la structure de la metaschoepite et évite la formation d'agrégats ce qui maintient les cinétiques de sorption d'eau et confère au matériau une cyclabilité remarquable.

Résumé traduit

At the end of 2021, the stock of depleted uranium in France stood at 324,000 tons. The quantities stored are increasing, with the risk of the material being requalified as radioactive waste if its recovery prospects are not sufficiently established. This research was carried out with the aim of recovering depleted uranium as a heat storage material to improve the energy efficiency of heating networks.Previous studies have identified the metaschoepite UO3.2H2O for heat storage by water sorption, based on the principle of reversibility of the UO3.2H2O<->UO3 reaction, and the cyclability of this reaction over a large number of hydration/dehydration cycles has been evaluated. The results show that a succession of water sorption/desorption induces particle aggregation and leads to a loss of material performance through reduced hydration kinetics.In order to overcome this obstacle to applicability, three lines of research have been explored, aimed at avoiding particle aggregation and preserving mass transfer as cycles progress, by (i) impregnation on a porous matrix, (ii) creation of macroporosity or (iii) addition of adjuvants. The latter approach stabilizes the metaschoepite structure and avoids the formation of aggregates, which maintains water sorption kinetics and gives the material remarkable cyclability.