Confining caesium in expanded natural Perlite

We present the potential use of expanded perlite, a metastable amorphous hydrated aluminum silicate, as a permanent medium for the long-term confinement of caesium. A simple loading by mixing an aqueous caesium nitrate solution and expanded perlite at 300K followed by thermal annealing leads to 96% sintering. The formation of pollucite, CsAlSi2O6, a naturally occurring mineral phase, appears as the crystalline phase embedded in a glassy phase. Leaching tests on the resulting glass-ceramics reveal a very low Cs departure of 0.5 mgm−2 day−1. This simple method seems to be a good way to permanently confine caesium issued from recycled nuclear waste

Perlite for permanent confinement of cesium

We present the potential use of expanded perlite, a metastable amorphous hydrated aluminium silicate, as a permanent medium for the long-term confinement of cesium. The method requires simply a loading by mixing an aqueous cesium nitrate solution and expanded perlite at 300 K followed by densification by sintering. The formation of pollucite, CsAlSi2O6, a naturally occurring mineral phase, upon careful heat treatment is demonstrated by X-ray diffraction. Leaching tests on the resulting glass-ceramics reveal a very low Cs departure of 0.5 mg m−2 d−1

Ultrafast optical control of magnetization dynamics in polycrystalline bismuth doped iron garnet thin films

Controlling the magnetization dynamics on the femtosecond timescale is of fundamental importance for integrated opto-spintronic devices. For industrial perspectives, it requires to develop simple growth techniques for obtaining large area magneto-optical materials having a high amplitude ultrafast Faraday or Kerr response. Here we report on optical pump probe studies of light induced spin dynamics in high quality bismuth doped iron garnet polycrystalline film prepared by the spin coating method. We demonstrate an ultrafast non-thermal optical control of the spin dynamics using both circularly and linearly polarized pulses

Sum-frequency generation in sol-gel material doped with binaphthol

A sum-frequency imaging system is used to investigate optical activity in a sol-gel material doped with the chiral molecule binaphthol. We show that this material can be optically structured to embed information that can be retrieved by sum-frequency

Optical and structural properties of Nd doped SnO2 powder fabricated by the sol-gel method

We report on the structural and optical properties of undoped and neodymium doped SnO2 powders (0, 1, 3, and 5 at% of Nd) synthesized by the sol-gel method. SEM and TEM microscopy techniques reveal a nanometric scale of the powders. We show that the tetragonal rutile phase is achieved after annealing at 700 degrees C. The crystallite size of the doped SnO2 is found to decrease gradually with the increase of Nd content without changing the SnO2 structure. A strong decrease in the intensity of the Raman peaks is noted for doped powders, which can be attributed to the location of Nd3+ ions at the Sn sites indicating Nd incorporation into the host matrix. For the first time the optical properties were studied by UV-VisNIR spectroscopy and revealed Nd related absorption bands in the SnO2 matrix. The investigation of the photoluminescence properties shows broad emission centred around 550-650 nm originating from defects present in the SnO2 host matrix. Under 325 nm laser excitation, a strong photoluminescence of trivalent Nd is observed in the infrared region and shows Nd related emission peaks at 885, 1065, and 1336 nm. Such a strong PL signal under laser excitation indicates that Nd3+ is optically active. The excitation dependent PL (PLE) recorded in the 450-700 nm range confirms the presence of active Nd3+ successfully inserted into the SnO2 host matrix

Optimization of electrodeposited Co–Ag coatings microhardness using Taguchi and ANOVA methods

International audienc

Elaboration de particules submicroniques de taille et forme contrôlées d'hydroxyde d'aluminium

STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF

Préparation de nanocomposites magnétiques de grenat/SiO2 et sphinelle/SiO2 par la méthode sol-gel et caractérisation

STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF

Fullerènes et complexes de cuivre ( I ) de la 1,10-Phénanthroline pour l'élaboration de dendrimères à propriétés électroniques originales

Ce travail traite de la synthèse de nouveaux dendrimères et de leurs propriétés originales. Plusieurs séries de dendrimères ont été préparées. Un C60 a tout d'abord été placé au cœur de branches dendritiques hydrosolubles dont nous avons mis au point la synthèse : l'isolement progressif du cœur par les branches a alors été observé en étudiant l'évolution du temps de vie du premier état excité triplet du C60, propriété fortement dépendante du milieu extérieur. Ces branches ont également été utilisées pour accroître l'affinité d'un récepteur macrocyclique, le cyclotriveratrylène, avec le C60 permettant ainsi la solubilisation du fullerène en milieu aqueux dans la perspective d'applications biologiques. Enfin ces branches hydrosolubles ont été associées à un fullerodendrimère hydrophobe : le dendrimère obtenu dispose d'un parfait équililibre hydrophile/hydrophobe indispensable à la stabilité de films de Langmuir-Blodgett. Une dernière série de dendrimère dont le cœur est un complexe de cuivre (I) de la 1,10-phénanthroline a été préparé et les difficultés d'accès au cœur cuivreux grandissantes avec la génération dendritique ont été mesurées par deux techniques : l'électrochimie et la cinétique de démétallation du complexe par le cyanure. Enfin, les deux systèmes photoactifs et électroactifs étudiés ont été réunis au sein d'une même molécule : la nouvelle dyade C60/complexe de cuivre (I) de la 1,10-phénanthroline préparée donne lieu à un transfert d'électron photo-induit original.This work deals with the preparation of new dendrimers with unusual properties. Several series of dendrimers have been prepared. Firstly, C60 has been functionalized with new hydrophilic dendritic branches: the progressive isolation of the C60 core by these branches has been observed by studying the evolution of the first excited triplet lifetime of the fullerene chromophore. This is known to be very environment-dependant. The hydrophilic dendritic wedges have also been attached to a macrocyclic receptor (cyclotriveratrylene) of C60 allowing its solubilisation in aqueous medium, which is necessary for biological applications. In addition, these hydrophilic branches have been connected to hydrophobic fullerodendrons : the resulting diblock dendrimer provides a perfect hydrophobic/hydrophilic balance capable of stabilizing Langmuir films at the air-water interface. Another series of dendrimers in which the core is a copper complex of 1,10-phenanthroline has been prepared. The increased difficulty of accessing the core with the dendritic generation was examined by two techniques : electrochemistry and the kinetics of demetallation of the complex by cyanides. Finally, we have combined the two chomophores in one molecule : a new dyad C60/Cu(I)-bis-phenanthroline complex has been synthesised and its ability for photo-induced electron transfer investigated.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF

Material effect in the fuel coolant interaction (structural characterization of the steam explosion debris and solidification mechanism)

Ce travail a été réalisé en cotutelle entre l Université Charles à Prague (République Tchèque) et l'Université de Strasbourg (France). Il a également profité d une coopération entre l'Institut de Chimie Inorganique de l'Académie des Sciences de République Tchèque et le Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA, Cadarache, France). Les résultats des travaux ont contribué au projet OCDE / AEN Serena 2 (Programme portant sur l étude des effets d'une explosion de vapeur dans un réacteur nucléaire à eau). La thèse présentée se situe dans le domaine de la sûreté nucléaire et de la science des matériaux. Elle traite de l Interaction Combustible-Réfrigérant (ICR, ou FCI en anglais pour Fuel-Coolant Interaction) susceptible d intervenir lors d un accident grave de réacteur nucléaire et actuellement à l étude dans les programme de R&D. Au cours d un accident de fusion d un coeur de réacteur, les matériaux fondus peuvent interagir avec le liquide de refroidissement (eau légère), aussi appelé réfrigérant. Cette interaction peut se produire à l'intérieur de la cuve ou, en cas de rupture de celle-ci, à l'extérieur. Ces deux scénarios sont couramment appelés Interaction Combustible-Réfrigérant en- et hors- cuve et se distinguent de par les conditions du réacteur lors de l accident : pression du système, degré de sous refroidissement de l eau, etc. L'interaction entre le combustible fondu et le liquide de refroidissement peut évoluer vers une détonation thermique appelée explosion de vapeur qui peut endommager le réacteur, voire compromettre l'intégrité du confinement. Des expériences récentes ont montré que la composition du combustible a un effet majeur sur l apparition et le rendement d une telle explosion. En particulier, des comportements différents ont été observés entre un matériau simulant, l'alumine, qui explose très facilement, et diverses compositions de corium prototypique (80 m. % UO2, 20% m.% ZrO2). Cet effet matériau a suscité un intérêt nouveau pour les analyses post-expériences des débris issus de l ICR afin de déterminer les mécanismes qui interviennent au cours de ces phénomènes extrêmement rapides. La thèse est organisée en neuf chapitres. Le chapitre 1 constitue une introduction générale et présente le contexte d un accident grave d un réacteur nucléaire. Quelques exemples d accidents graves (Three Miles Island 1979, Tchernobyl 1986 et Fukushima 2011) sont brièvement abordés. Le chapitre 2 résume les aspects théoriques de l'interaction combustible-réfrigérant. Il est divisé en quatre parties correspondant aux quatre étapes généralement rencontrées lors du mécanisme d ICR i) Prémélange - le combustible fondu, versé dans l'eau, se fragmente en gouttelettes grossières qui s isolent d un film de vapeur. ii) Déclenchement le film de vapeur entourant les gouttes de combustible est déstabilisé, permettant ainsi la fragmentation fine du combustible. iii) Propagation - la fragmentation du combustible se propage à l ensemble du prémélange, augmentant ainsi la surface de contact entre le combustible fondu et l eau. Ceci conduit à une production intense de vapeur à grande échelle. iv) Expansion (explosion) - l'énergie thermique transférée du combustible à l'eau est transformée en travail mécanique de la vapeur.[...]This work has been performed under co-tutelle supervision between Charles University in Prague (Czech Republic) and Strasbourg University (France). It also profited from the background and cooperation of Institute of Inorganic Chemistry Academy of Science of the Czech Republic and French Commission for Atomic and Alternative energies (CEA Cadarache). Results of the work contribute to the OECD/NEA project Serena 2 (Program on Steam Explosion Resolution for Nuclear Applications).Presented thesis can be classed in the scientific field of nuclear safety and material science. It is aimed on the socalled molten nuclear Fuel Coolant Interaction (FCI) that belongs among the recent issues of the nuclear reactorsevere accident R&D. During the nuclear reactor melt down accident the melted reactor load can interact with the coolant (light water). This interaction can be located inside the vessel or outside in the case of vessel break-up. These two scenarios are commonly called in- and ex-vessel FCI and they differ in the conditions such as initial pressure of the system, water sub-cooling etc. The Molten fuel coolant interaction can progress into thermal detonation called steam explosion that can challenge the reactor or containment integrity.Recent experiments have shown that the melt composition has a major effect on the occurrence and yield of such explosion. In particular, different behaviors have been observed between simulant material (alumina), which has important explosion efficiency, and some prototypic corium compositions (80 w. % UO2, 20% w. % ZrO2). This material effect has launched a new interest in the post-test analyses of FCI debris in order to estimate the processes occurring during these extremely rapid phenomena. The thesis is organized in nine chapters. The chapter 1 gives the general introduction and context of the nuclear reactor accident. Major nuclear accidents (Three Miles Island 1979, Chernobyl 1986 and Fukushima 2011) are briefly described. The chapter 2 summarizes the theoretical aspects of the fuel coolant interaction. It is divided in four thematic fields according to the FCI progression. In general, FCI has four stages: i) Premixing hot melt is poured in water and fragmented in coarse droplets surrounded by steam filmii) Triggering steam film around melt droplets is destabilized allowing fine fragmentation iii) Propagation the fine fragmentation propagate through the premixture increasing the melt water interface area, which leads to large steam production iv) Expansion (explosion) Thermal energy transferred from the melt to water is changed into mechanical workof the steam.The chapter 3 summarizes the research conducted in different experimental facilities using nonradioactive simulant or radioactive prototypic materials. The chapter 4 shows the results of thermodynamic calculations, by which thepossible chemici reactions between melts and water/steam at high temperatures were modeled. Second part presentsthe results of 1D calculations of radiation heat transfer from FCI materials to water/steam. The chapter 5 describes the material analyses of non-radioactive simulant debris coming from MISTEE experimental research program (KTH, Sweden) and PREMIX, ECO facilities (FZK, Germany). The chapters 6 to 8 describe the material analyses of radioactive prototypic debris coming from KROTOS research program (CEA, France). The KROTOS KS2 test used melt composition 70 w. % UO2 and 30 w. % ZrO2, the KS4 test 80 w. % UO2 and 20 w. % ZrO2, the last KS5 test used suboxidized melt 80.1 w. % UO2 and 11.4 w. % ZrO2 and 8.5 w. % metallic Zr. The chapter 9 concludes the work and presents future perspectives.STRASBOURG-Bib.electronique 063 (674829902) / SudocSudocFranceF