Soutenance de thèse Martin GIRAUD - Lundi 7 décembre à 9h30

en streaming depuis IMT Mines Albi

07 décembre 2020

Titre :

"Analyse du comportement rhéologique des poudres à partir des propriétés des grains, application à l'étude d'un procédé de broyage/mélange pour la préparation du combustible nucléaire MOX"

Composition du jury :

M. Henri BERTHIAUX : Directeur de thèse, Centre RAPSODEE UMR 5302 IMT Mines Albi
M. Guillaume BERNARD-GRANGER : Co-directeur de thèse, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) Marcoule LRVE 
M. Thierry RUIZ : Rapporteur, Université de Montpellier, UMR QualiSud
Mme Véronique FALK : Rapporteure, Université de Lorraine Laboratoire Réactions et Génie des Procédés UMR 7274 
M. Mikel LETURIA : Examinateur, Université de Technologies de Compiègne, Unité mixte des Tranformations Intégrées de la Matière Renouvelable EA 4297 
Mme Pascale AUSSILLOUS : Examinatrice, Université Aix Marseille Institut Universitaire des Systèmes Thermiques et Industriels UMR 7343 
Mme Cendrine GATUMEL : Examinatrice, Centre RAPSODEE UMR 5302 IMT Mines Albi
M. Stéphane VAUDEZ : Examinateur, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) Marcoule LSEM

Mots-clés :

Rhéologie des poudres, Milieux granulaires, Broyeurs à boulets, Mélange de poudres.

Résumé :

A ce jour, l’influence des propriétés physico-chimiques des grains élémentaires sur l’écoulement global des poudres n’est pas clairement établie. Pourtant, la connaissance des propriétés d’écoulement des poudres est capitale pour l’optimisation et le fonctionnement des étapes de transport, de stockage, ou encore pour des opérations unitaires de procédés mettant en jeu des poudres. En particulier, le procédé MiMas (Micronized Masterblend), mis en œuvre à l’usine MELOX pour la préparation du combustible nucléaire MOX, repose en grande partie sur la manutention de milieux granulaires, principalement à travers des étapes de mélange et de broyage. Dans cette étude, différentes poudres de céramique, essentiellement d’alumine, de zircone et d’oxyde d’yttrium, ont été caractérisées finement en termes de propriétés des grains et de comportement rhéologique à partir de tests de cisaillements. Un modèle, reposant sur le nombre adimensionnel de Bond granulaire et permettant de prédire la coulabilité macroscopique de poudres polydisperses à partir des propriétés des grains qui la constituent a été développé et validé. Celui-ci a notamment permis de prédire efficacement la coulabilité de mélanges binaires ou ternaires et de poudres broyées en fonction des propriétés des grains, de la composition des mélanges et du temps de broyage. La caractérisation des poudres broyées ou co-broyées dans un broyeur à boulets dans différentes conditions a également permis de préciser l’influence de différents paramètres opératoires tels que le temps de broyage, la vitesse de rotation ou le taux de remplissage de la jarre. Ces résultats ont notamment permis d’identifier les grandeurs adimensionnelles à prendre en compte en priorité pour un changement d’échelle du broyeur. Enfin, une méthodologie permettant de quantifier l’homogénéité de mélanges de poudres, mis sous la forme de pastilles, à différentes échelles a été mise en place dans le but de pouvoir comparer différents procédés de mélange et de co-broyage.