Sels fondus à haute température

Les sels fondus utilisés à haute température couvrent une gamme variée de composés et mélanges. Ils ont constitué l'élément essentiel de grandes filières de production industrielle; ils trouvent aujourd'hui de nouvelles applications dans le développement de systèmes de production d'énergie ou de retraitement des déchets.
L'objectif de cet ouvrage est à la fois de montrer la très grande diversité des applications offertes par les sels fondus et de présenter une vue d'ensemble des connaissances scientifiques développées par leurs utilisateurs, des bases thermodynamiques aux applications en passant par les caractérisations électrochimiques ou spectroscopiques, la corrosion et la modélisation. Les auteurs de cet ouvrage de référence comptent parmi les meilleurs spécialistes du domaine et enrichissent son contenu de leur vaste expérience de praticiens.

Ce livre s'adresse principalement aux étudiants de Master ou d'écoles d'ingénieurs, aux ingénieurs et aux chercheurs. De nombreux rappels théoriques le rendent par ailleurs accessible aux diverses communautés concernées: physiciens nucléaires, électrochimistes, chimistes, thermodynamiciens et spécialistes du génie des procédés.

LISTE DES AUTEURS v

PR?ACE VII

PR?MBULE IX

CHAPITRE 1
LES SELS FONDUS: DES MILIEUX
R?CTIONNELS D' AVENIR!
1.1
Introduction 1

1.2
Un peu d'histoire....................................... 1

1.3
D?loppement d'une chimie nouvelle 3

lA Quelles sont les raisons qui nous forcent ?onsid?r

de nouveaux milieux r?tionnels? 4

1.5
Une recherche multidisciplinaire
multi-instrumentale 6

1.6
Conclusions :.................. II

1.7
Bibliographie 12

CHAPITRE 2
THERMODYNAMIQUE CHIMIQUE
2.1
Objet et outils de la thermodynamique chimique 15

2.2
Thermodynamique des m?nges 23

2.3
Diagrammes de phases ternaires........................................... 32

204 Repr?ntation des calculs d'?ilibre 37

2.5
Mesures de grandeurs thermodynamiques........................ 45

2.6
Conclusions 50

2.7
Bibliographie................................................................................ 51

CHAPITRE 3
EXP?IMENTATION ET ?ECTROCHIMIE
DANS LES SELS FONDUS
3.1
Introduction 53

3.2
Caract?stiques physico-chimiques de quelques
syst?s 56

3.3
R?tions chimiques dans les sels fondus 59

304 ?ectrochimie des sels fondus............................................ 65

3.5
Aspects exp?mentaux des milieux de sels fondus 74

3.6
Bibliographie............................................................................... 81

3.7
Annexe............................................................................................ 82

CHAPITRE 4
TECHNIQUES SPECTROSCOPIQUES POUR L'?UDE DE SELS FONDUS HAUTE TEMP?ATURE
4.1
Introduction 87

4.2
R?nance magn?que nucl?re 87

4.3
RMN ?aute temp?ture 90

4.4
Deux exemples d'application: ?ctrolyse de
l'alumine et pyrochimie nucl?re........................................ 92

4.5
Bibliographie........................................................................... 107

CHAPITRE 5
SIMULATION DES SELS FONDUS PAR
DYNAMIQUE MOL?ULAIRE
5.1
Introduction 109

5.2
Mod?s de sels fondus Il i

5.3
Pratique de la dynamique mol?laire 122

5.4
Calcul de propri?s simples 126

5.5
Propri?s« complexes »......................................................... 128

5.6
Conclusions 132

5.7
Bibliographie....................................................................... 132

CHAPITRE 6
D??S ?ECTROLYTIQUES DE M?AUX
6.1
Introduction g?rale: pourquoi les milieux de sels
fondus pour les d?ts ?ctrolytiques 135

6.2
G?ralit?sur les d?ts m?lliques................................ 138

6.3
Rev?ments sur cathode « inerte» 146

6.4
D?ts d'alliages de surface sur cathode «r?tive» et
par cor?ction 157

6.5
Bibliographie................................................................................ 164

CHAPITRE 7
CORROSION EN MILIEUX DE SELS FONDUS
7.1
Introduction 167

7.2
?aluation de la corrosion....................................................... 169

7.3
Types de corrosion..................................................................... 172

7.4
Exemples de corrosion sous polarisation: anodes
inertes pour l'?ctrolyse de l'alumine............................... 175

7.5
Exemple de corrosion de mat?aux de structure:
r?teur ?els fondus 183

7.6
Bibliographie 187

CHAPITRE 8
?ECTROLYSE DE L'ALUMINE:
UN PROC??INDUSTRIEL EN MILIEUX
SELS FONDUS
8.1
Introduction.............................................................................. 189

8.2
Description du proc? Hall-H?ult.................................. 192

8.3
Aspects technologiques............................................................ 197

804 Aspects environnementaux..................................................... 202

8.5
Recherches actuelles 205

8.6
Bibliographie....................................................................... 208

CHAPITRE 9
DISTRIBUTIONS DE POTENTIEL ET DE COURANT DANS LES CELLULES INDUSTRIELLES
9.1
Introduction 209

9.2
Origine de la distribution de densit?e courant 209

9.3
R?rtition du potentiel dans un r?teur
?ctrochimique 210

904 Distribution primaire de courant........................................... 211

9.5
Distribution secondaire de courant...................................... 213

9.6
Distribution tertiaire de densit?e courant....................... 215

9.7
Calcul des distributions de courant et de potentiel........ 215

9.8
Les logiciels commerciaux actuels...................................... 216

9.9
Am?oration de la r?rtition de courant dans un
proc? ?ctrochimique 216

9.10
Conclusions.................................................................................. 217

9.11
Bibliographie................................................................................ 218

CHAPITRE 10 LES PROC?? D?ELOPP? DANS LE NUCL?IRE
10.1
Introduction 221

10.2
Halog?res fondus et Nucl?re 222

10.3
Les actinides dans les chlorures fondus 224

1004 Techniques s?ratives dans les chlorures fondus:
th?ie et exemples d'applications....................................... 225

10.5
Bibliographie................................................................................ 236

CHAPITRE II LE R?CTEUR SELS FONDUS MSFR
11.1
Introduction 241

11.2
Description du MSFR 242

11.3
Boucles d'extraction -d?xtraction................................... 246

liA Diff?nts modes de d?rrage des MSFR...................... 249

11.5
Conclusions 252

11.6
Bibliographie................................................................................ 253

CHAPITRE 12 EXTRACTION LIQUIDE-LIQUIDE
12.1
Introduction 255

12.2
Le choix des solvants 259

12.3
Traitement du sel du projet MSBR :.............................. 263

1204 Extraction r?ctrice dans LiF-AIFiAI.......................... 266

12.5
R?isations exp?mentales 268

12.6
Conclusion 271

12.7
Bibliographie.............................................................................. 271

CHAPITRE 13 APPROCHE PROC?? DE L'ID? L'USINE, LES ?UDES D'INT?RATION
13.1
Introduction 273

13.2
M?odologie 274

13.3
Exemple d'?de d'int?ation.............................................. 275

13.4
Conclusion 282

13.5
Bibliographie................................................................................ 283

CHAPITRE 14 APPLICATION DES SELS AU TRAITEMENT DE D?HETS
14.1
Pr?bule...................................................................................... 285

14.2
Technologie des sels fondus................................................... 285

14.3
Application des sels fondus aux traitements des
d?ets 286

14.4
D?loppements r?nts 296

14.5
Conclusion 298

14.6
Bibliographie................................................................................ 298

CHAPITRE 15 ?AT DE L'ART SUR LES PILES COMBUSTIBLE CARBONATES FONDUS
15.1
Bref historique et analyse des diff?ntes ?pes
d' ?lution 299

15.2
Chimie et ?ctrochimie des carbonates fondus.............. 300

15.3
M?nismes r?tionnels aux ?ctrodes........................... 302

15.4
Mat?aux d'?ctrolytes et d'?ctrodes............................ 306

15.5
Perspectives d'?lution des MCfC................................... 311

15.6
Bibliographie................................................................................ 312

ANNEXE 16

16.1
R?ction ?ctrochimique d'oxyde de c?um en
milieu de sels fondus 317

16.2
Etude par ?ctrochimie du comportement de m?ux
purs dans les fluorures fondus 321

16.3
Extraction du samarium par cor?ction de Smf) avec

AIF) dans l'eutectique Lif-Caf2 ........................................... 325

16.4
S?ration ?ctrolytique sur cathode liquide en
milieu sel fondu........................................................................... 329

INDEX 333