La structure électronique des cristaux est un nom polymorphe qui couvre une large gamme de propriétés des électrons dans les solides périodiques. Par exemple, il peut se référer à la probabilité de trouver un électron au point r de l'espace, en d'autres termes, à la densité électronique. Il peut faire référence à l'énergie nécessaire pour extraire un électron du matériau, l'énergie d'ionisation, ou encore, le gain énergétique lorsqu'un électron est ajouté au système, l'affinité électronique. Il peut aussi se lire la réponse des électrons du solide à une perturbation externe (un photon ou un électron rapide). Toutes ces propriétés caractérisent la structure électronique du solide. Ils décrivent les aspects bien différents. Certains d'entre eux sont propriétés de l'état, d'autres correspondent à des états excités. Certains d'entre eux de conserver le nombre de particules, d'autres pas. En conséquence, les propriétés qui sont généralement appelés «structure électronique» sont mesurées avec différentes configurations expérimentales, par exemple photoémission directe et inverse, l'absorption optique, de l'énergie d'électrons de perte ... Et de manière analogue, la description théorique et la prévision de ces propriétés requièrent cadres distincts. Ce travail de thèse se chargera de la question de la structure électronique de l'oxyde cuivreux, Cu2O. Par conséquent, différentes méthodes théoriques seront utilisées et les résultats seront comparés à un large éventail de techniques expérimentales.

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Lors du chargement d'un REP, une erreur de positionnement d'assemblages peut diminuer significativement l'écart à la criticité. L'incident de DAMPIERRE 4-18 a démontré que la surveillance nucléaire actuelle, basée sur les variations du taux de comptage au niveau de détecteurs ex-core, ne permettait pas de garantir la détection d'une telle erreur. La possibilité d'y parvenir par une analyse plus fine des signaux disponibles a donc été examinée. Les méthodes de bruit neutronique ont particulièrement retenu notre attention. La partie expérimentale de ce travail a été consacrée à leur application à un réacteur de recherche. Cependant, il se révèle impossible de les appliquer à l'instrumentation des REP. Différentes positions des détecteurs ont alors été explorées via des calculs de transport Monte Carlo donnant accès à la provenance des neutrons. Les résultats montrent que la technologie actuelle ne permet pas d'envisager une solution neutronique pour surveiller le chargement.

L'étude des mécanismes inter et intra-cellulaires nécessite d'utiliser des outils d'observation non invasifs pour la cellule, sensibles aux faibles signaux et très résolvants tant spatialement que temporellement. Actuellement, les techniques de microscopie à fluorescence réalisent le meilleur compromis entre ces trois caractéristiques, notamment grâce à l'apparition de caméras ultrasensibles et du 4Pi-microscope. Néanmoins, la localisation axiale de molécules individuelles et la résolution latérale des microscopes confocaux doivent être encore améliorées. Le couplage d'un 4Pi-microscope et d'un interféromètre de Michelson, nous a permis de localiser axialement des luminophores par interférométrie à faible longueur de cohérence. Nous avons également proposé une modification des 4Pi-microscopes afin d'améliorer leur résolution latérale.

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Dans le cadre de recherches relatives au conditionnement d'actinides mineurs (Np, Am, Cm) dans les matériaux de type céramique, ce travail de thèse a été dédié à l'incorporation d'actinides tétravalents dans trois matrices phosphatées : la britholite ($(Ca_9Nd(_1-x)An^(IV)_x(PO_4)_(5-x)(SiO_4)_(1+x)F_2$), la solution solide monazite/brabantite ($Ln^(III)_(1-2x)Ca-xAn^(IV)_xPO-4$) et le Phosphate-Diphosphate de Thorium Bêta-PDT ($Th_(4-x)An^(IV)_x(PO_4)_4P_2O_7$). Dans l'optique d'une utilisation ultérieure de l'isotope ^(238)Pu (étude des effets d'auto-irradiation) les expériences ont donc été menées en utilisant le thorium, l'uranium (IV) et le cérium (IV) comme stimulants du plutonium (IV). Pour tous les composés préparés, les synthèses par réaction en phase solide à partir d'oxides AnO_2 ont été priviligiées en procédant à des cycles de broyage mécanique/calcination (1200-1400°C) en vue de l'amélioration de l'homogénéité des échantillons. Les études menées sur la britholite ont conduit à l'incorporation quantitative du thorium jusqu'à 20% en masse grâce à la substitution couplée ($Nd^(3+), PO_4^(3-)$) ($Th^(4+), SiO_4^(4-)$). En revanche en raison de problèmes d'oxydo-réduction, l'incorporation de l'uranium y est limitée à 5-8% en masse, et s'accompagne systématiquement de la formation de CaU_2O_(5+y). Les travaux menés sur le Bêta-PDTU et sur les brabantites à base de thorium et/ou d'Uranium (IV) ont abouti pour les deux composés à la préparation de solutions solides homogènes après plusieurs cycles de broyage/calcination.

Le bombardement par des faisceaux d'atomes ou de molécules neutres (Ar, N$_2$ et N$_2$O) de cibles solides (silicium et silice) placées dans différents environnements gazeux (h$_2$, O$_2$, H$_2$O, N$_2$O, N$_2$) conduit à l'éjection d'atomes et d'agrégats pouvant être constitués d'atomes de la cible, du projectile incident et/ou de l'environnement gazeux. L'étude de diverses familles d'agrégats nous a permis de mettre en évidence l'influence, sur la production des différentes espèces pulvérisées, de la nature chimique des éléments mis en jeu et de la manière dont ceux ci sont apportés. La distribution en taille des agrégats Si$_n^+$ et (SiO$_2)_n^+$, (1$

La thématique générale de mes recherches est le suivi et l'interprétation de l'évolution des surfaces de matériaux soumis à différents traitements. Lors de mon travail de thèse et pendant mes recherches post - doctorales, le domaine visé était la tribologie. Depuis mon intégration au groupe « Aval du Cycle Electronucléaire » de l'Institut de Physique Nucléaire de Lyon, mes activités de recherche s'inscrivent dans le cadre du programme CNRS “ PACE ” (Programme sur l'Aval du Cycle Electronucléaire) et au sein du réseau ACTINET. Elles sont coordonnées par les GDR PARIS (Physico-chimie des actinides et autres radioéléments en solution et aux interfaces) et NOMADE (NOuveaux MAtériaux pour les DEchets) avec pour organismes partenaires l'ANDRA (Agence Nationale pour la gestion des Déchets RAdioactifs), EDF et l'IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire). Mes travaux se sont tout d'abord focalisés sur l'étude de la migration des produits de fission et actinides dans des matériaux barrières envisagés pour assurer la pérennité des sites de stockage géologiques. La poursuite des recherches que j'ai menées jusqu'alors a nécessité le couplage des méthodes d'analyse par faisceaux d'ions et des techniques de caractérisation physico-chimique. Depuis quelques mois, mon intérêt se porte sur la compréhension des effets radiolytiques vis-à-vis du comportement des matériaux. Cette nouvelle orientation nous conduit à étendre le rôle des faisceaux d'ions à un moyen d'irradiation. Ces expériences d'irradiation sont mises en œuvre au sein de trois projets majeurs. L'étude du phénomène d'inhibition par le sulfure de cobalt de la production de gaz de radiolyse lors de l'irradiation de molécules organiques modèles. Il s'agit d'une collaboration avec l'IRSN, l'Institut de Recherche sur la Catalyse et l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne. Une thèse, co - dirigée par M. Pijolat de l'ENSMSE et moi même débutera en octobre 2003 sur ce sujet. Les effets de la radiolyse de l'eau sur la corrosion du fer, dans le cas spécifique des surconteneurs de déchets vitrifiés voués au stockage géologique profond. Cette recherche est effectuée dans le cadre d'une thèse financée par l'ANDRA et que je co-encadre avec Nathalie Moncoffre. L'étude de la lixiviation de la zirconolite sous irradiation. Soutenue financièrement par le groupement de recherche NOMADE, cette collaboration est en train de se mettre en place autour de l'UMR Sciences Analytiques (UCBL), le Service Central d'Analyse du CNRS (Solaize) et le C.E.A. (Valhro).

Dans une perspective de stockage géologique des coques, il est nécessaire de comprendre les mécanismes mis en jeux dans le relâchement d'activité lors du contact entre les coques et l'eau infiltrée dans les structures bétonnées. Ce relâchement d'activité peut avoir différentes origines dont la dissolution partielle de la couche d'oxyde. Afin de simuler l'eau infiltrée dans les matrices bétonnées lors du stockage, les échantillons sont mis en contact avec une solution basique dans un autoclave en nickel. Les études de corrosion sont effectuées à des températures comprises entre 250°C et 300°C. L'expérience dure 12 semaines avec un prélèvement d'échantillons toutes les deux semaines. Les mesures de la dissolution partielle de la couche d'oxyde ont été effectuées sur des échantillons implantés en europium en surface (Rp=42 nm). Ce marqueur, de faible réactivité chimique, a été choisi après s'être assuré que sa diffusion thermique dans la zircone à 300°C était négligeable. La perte d'europium analysée par RBS nous a permis d'estimer une épaisseur moyenne de zircone dissoute et une cinétique de corrosion de l'ordre de 1 nm par jour à 300°C. Parallèlement à l'étude de la dissolution de la zircone, nous avons mené une étude sur le relâchement d'iode, dont l'isotope 129 a une longue période et une forte toxicité. Son comportement est caractérisé par deux phases. Tout d'abord un relâchement très rapide indépendant de toute dissolution, puis une phase stationnaire comme si l'iode restante à faible concentration était piégée sur la surface corrodée. Nous avons tenté d'identifier le mécanisme mis en jeu dans ce relâchement spécifique de l'iode. Nous avons observé une corrélation entre la présence d'iode et la présence OH$^-$ (déduite des profils d'hydrogène) sur les 100 premiers nanomètres de la surface. Ces phénomènes peuvent être expliqués par la complexation de l'iode.