Mécanismes mis en jeu dans la stabilité du piégeage des gaz rares radioactifs dans des matériaux poreux innovants

Le Xénon et le Krypton sont des gaz rares produits par les réactions de fission au sein du combustible nucléaire. Certains isotopes sont radioactifs et ont une demi-vie pouvant atteindre plusieurs années (notamment pour le 85Kr). Leur faible réactivité chimique et leur volatilité rendent leur capture et leur séparation difficiles. En cas d'accidents graves dans un réacteur ou une installation de retraitement, ces gaz peuvent être libérés dans l'atmosphère, entraînant des expositions significatives aux rayonnements ionisants. Les matériaux actuellement utilisés pour leur capture, comme les charbons actifs et les zéolithes, présentent des limites, ce qui motive l’étude de nouveaux matériaux poreux plus performants.

Le travail proposé s’intéresse aux MOFs (Metal-Organic Frameworks), des matériaux hybrides constitués de réseaux métal-ligand, reconnus pour leur grande surface spécifique, leur porosité modulable et leurs possibilités de fonctionnalisation. L’objectif est d’approfondir la compréhension des mécanismes d’adsorption des gaz rares (Xe, Kr) au sein de ces structures afin d’optimiser leur capacité de rétention et leur sélectivité. La thèse vise à établir des relations entre les propriétés structurales des MOFs (taille et connectivité des pores, nature des ligands, présence de dopants métalliques, mise en forme) et leurs performances de sorption vis-à-vis des gaz rares radioactifs