Lors d’un accident nucléaire grave, plusieurs produits de fission peuvent être libérés dans l'environnement. Parmi ces produits, l'iode radioactif (131I) est un des produits les plus dangereux en raison de ses conséquences radiologiques élevées durant les premières semaines suivant l'accident. Cet iode radioactif va principalement former des aérosols (CsI et AgI) dans le système de refroidissement du réacteur. Ils pourront ensuite réagir dans une atmosphère oxydante et humide pour former l’iode moléculaire gazeux I2. L'objectif de ce travail est d'étudier la réactivité des aérosols d'iodure afin d’identifier des voies chimiques possibles conduisant à la formation d'espèces d'iode volatiles. Nous avons mené une étude théorique basée sur la théorie fonctionnelle de la densité, comprenant les corrections de Van Der Waals, pour définir les mécanismes des réactions chimiques se produisant à la surface des aérosols. Les résultats montrent que l'adsorption de l'eau sur les particules CsI et AgI n'est possible qu’a basse des températures et pour des taux d’humidité élevées, non représentatives des conditions présentes dans l’enceinte de confinement mais pouvant être rencontrées à l’extérieur de cette même enceinte. Plusieurs voies de réaction conduisant à la formation d'espèces d'iode volatiles (I2, IOH et IH) ont été explorées. Ces travaux montrent que la formation de ces espèces nécessite une double oxydation de la surface. L’oxydant le plus réactif est OH°, résultant de la radiolyse à la vapeur. Dans ce cas, l'énergie d'activation pour formation d'I2 est respectivement de 1,2 eV et 1,0 eV pour CsI et du AgI. / If a nuclear severe accident happens to a nuclear power plant, fission products can be released in the environment by some leakages of the nuclear containment building. Among them radioactive iodine is one of the most dangerous species due to its high radiological consequences during the first weeks after the accident, mainly due to 131I isotope. Some iodide aerosols, formed in the reactor coolant system, are expected to reach the containment, typically CsI and AgI, and next can react in moist oxidizing atmosphere resulting from steam/oxygen radiolysis to form gaseous molecular iodine, I2. The aim of this work is to study the reactivity of iodide aerosols, it means understand/identify possible chemical pathways leading to the formation of volatile iodine species. Theoretical study based on density functional theory (DFT) including Van Der Waals corrections were performed to study at the molecular scale the chemical reactivity at the aerosol surfaces. Thermodynamic model was used also to determine the effect of temperature and pressure on the reactivity.The results show that adsorption of water on the CsI and AgI particles is only possible at low temperatures, not representative of severe accident conditions. Several reaction pathways leading to the formation of volatile iodine species (I2, IOH and IH) were explored. These works show that formation of these species requires the oxidation the surface twice. One type of oxidant were tested which is OH°, resulting from steam radiolysis and initially present in the containment after radiolysis of water. The activation energy of I2 formation using OH° oxidants is respectively 1.2 and 1.0 eV for CsI and AgI oxidation processes.

Une technique d'imagerie innovante reposant sur la localisation tridimensionnelle d'un radioisotope émetteur (bêta, gamma) à l'aide d'un télescope Compton au xénon liquide a été proposée au laboratoire SUBATECH en 2003. Cette technique, appelée imagerie 3 gammas, repose sur l'association d'une caméra à tomographie d'émission de positons pour la reconstruction des deux photons d'annihilation et d'une chambre à projection temporelle au xénon liquide pour la reconstruction du troisième photon. L'interaction de ce dernier avec le xénon liquide induit un signal de scintillation, lu avec un tube photomultiplicateur, qui permet de déclencher l'acquisition du signal d'ionisation, lu avec un MICROMEGAS (MICRO MEsh Gaseous Structure), donnant accès à la mesure de l'énergie et de la position de chaque interaction. Dans le cadre de ce développement, nous proposons une alternative à la lecture du signal de scintillation avec des tubes photomultiplicateurs classiques : un photomultiplicateur gazeux cryogénique de large surface. Ce photodétecteur est doté d'une photocathode réflective solide d'iodure de césium pour la photoconversion des photons UV et de microstructures amplificatrices telles que le THGEM (THick Gaseous Electron Multiplier), le MICROMEGAS et le PIM (Parallel Ionization Multiplier). Il devrait permettre une segmentation virtuelle du volume de xénon liquide afin de réduire l'occupation du télescope. Les premiers résultats obtenus à l'aide d'un premier prototype de petite surface à la température du xénon liquide (173 K) sont présentés.

Les propriétés optiques non linéaires du second ordre ont été étudiées dans des matériaux vitreux à base de chalcogénures, dans le but de développer de nouveaux matériaux pour l'intégration dans des systèmes optiques. Un phénomène de génération de second harmonique a été observé dans des verres des systèmes Ge-In-S-CsI et Ge-(Ga,Sb)-S après un traitement de polarisation thermique. La rupture de l'anisotropie des verres, conduisant à une susceptibilité non linéaire d'ordre deux supérieure à 8 pm/V, a été mise en évidence à l'aide de la technique des franges de Maker.<br />Parallèlement, de nouveaux matériaux infrarouges ont été développés. Des vitrocéramiques transparentes dans le domaine infrarouge ont été synthétisées. Elles présentent une non linéarité d'ordre deux permanente, induite par la présence de micro-particules non-centrosymétriques dispersées aléatoirement dans la matrice vitreuse.