Contexte industriel

                  L'un des enjeux technologique majeur de l'énergie nucléaire est le retraitement des combustibles nucléaires irradiés. L' uranium et le plutonium peuvent être réutiliser. Le procédés de recyclage a pour objectif de séparer ces deux combustibles, des produits de la fissions et des actinides mineurs. Le procédé de retraitement nommé PUREX, est un procédé hydro-métalurgique où l'étape de séparation est faite par une colonne d'extraction liquide-liquide.

L'opération unitaire d'extraction a pour but de faire passer les éléments d'une première phase vers une seconde pour les séparer. Le transfert de matière s'effectue à la surface de contact entre les deux phases liquides. Cette dernière doit donc être la plus grand possible pour une bonne efficacité. L'une des phase est une émulsion de fine gouttelettes de phase dispersé dans la phase continue.

Colonnes pulsées (usinede la Hague) AREVA / JEZEQUEL (SIDNEY)

Colonnes pulsées (usinede la Hague) AREVA / JEZEQUEL (SIDNEY)

 
             Cette extraction se fait actuellement dans une colonne pulsée. Néanmoins, dans le but d'approfondir les performance des cette colonne, l'équipe de recherche du CEA Marcoule à conçu et réalisé une colonne d'extraction liquide-liquide nommé "Colonne Couette". Cet appareil fonctionne à contre-courant et la dispersion est assurée par le cisaillement induit par la rotation du cylindre interne. L'avantage principale de cette colonne est de pouvoir reproduire les performance  d'une colonne pulsée mais avec un encombrement réduit et des faibles débits (problématique dominante au vu de la radioactivité des produits). Elle permet surtout d'extraire des données précieuses pour les modèles de génie chimique. Ces deniers fonctionnant avec un modèle piston, la donnée du coefficient de dispersion est nécessaire  pour faire tourner les algorithmes. L'étude du couplage de l'thermodynamique et de la dispersion peut donc être parfaitement étudiée dans cet appareil. La colonne Couette est donc un prototype tout désigné pour la R&D du CEA.

Schéma d'une colonne Couette du CEA Marcoule

 
L'hydrodynamique (différents régimes, instabilité,...) de cette appareil a déjà était étudié par un groupe de BEI il y a deux ans. De plus aujourd'hui un thésard du CEA Marouan NEMRI travail aujourd'hui sur ce sujet et s'occupe plus particulièrement de la partie expérimentale. Grâce à ces travaux notamment il sera possible de comparer nos résultats.
 
Ce BEI s'inscrit dans la prolongation des recherches précédentes en s'intéressant plus particulièrement à l'aspect diphasique de l'écoulement étudié en vu de son application.