Doctorant (H/F) : Étude expérimentale de la stabilité thermique de fluides de travail réactifs pour les

Sujet de thèse :
Contexte :

Cette thèse est réalisée dans le cadre du programme SPARTA, soutenu par le Gouvernement français afin de favoriser la décarbonation de l'industrie et de contribuer à l'objectif de neutralité carbone à l'horizon 2050.

L'objectif du projet SPARTA est de développer un système de conversion d'énergie innovant utilisant une source de chaleur non fossile à haute densité énergétique, en particulier les technologies nucléaires de quatrième génération. En remplaçant le traditionnel couple eau/vapeur par des fluides de travail réactifs, le projet vise à améliorer significativement la compacité et le rendement des cycles thermodynamiques au-delà des performances actuellement atteintes.

Le consortium réunit deux partenaires industriels, NEEXT et EDF Arabelle Solutions, ainsi qu'un partenaire académique, le LRGP.


Objectifs de la thèse :

Les fluides de travail réactifs susceptibles d'améliorer le rendement des centrales doivent répondre à plusieurs exigences. Le gain de performance attendu repose sur l'existence d'une réaction chimique réversible évoluant selon un état d'équilibre au cours des différentes étapes du cycle thermodynamique sous l'effet des variations de température et de pression. Cette réaction doit être suffisamment rapide pour que l'équilibre chimique soit atteint quasi instantanément après toute modification des conditions opératoires. Elle doit également rester unique et totalement réversible afin que le fluide conserve son intégrité chimique au fil des cycles de fonctionnement.
Cependant, de nombreux composés candidats sont des espèces organiques et sont donc susceptibles de se décomposer thermiquement lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées (généralement comprises entre 200 et 400 °C, selon le composé considéré). Les conditions de température et de pression conduisant à cette décomposition varient fortement d'une molécule à l'autre, car elles dépendent directement de la structure moléculaire et de la stabilité des liaisons chimiques. Déterminer avec précision le domaine de fonctionnement dans lequel aucune décomposition thermique ne se produit constitue donc un enjeu majeur pour la sélection et l'utilisation sûre de ces fluides de travail dans les futurs systèmes de conversion d'énergie.

Cette thèse portera principalement sur l'étude expérimentale de la décomposition thermique de fluides de travail réactifs potentiels, en particulier des acides organiques, capables de former des dimères aussi bien en phase gazeuse qu'en phase liquide via une réaction d'équilibre réversible.

Le travail expérimental consistera à étudier le comportement de cette famille de composés vis-à-vis de la décomposition thermique et à explorer de manière systématique les conditions opératoires (température, temps de séjour et composition) afin de caractériser leur domaine de stabilité thermique. Le doctorant ou la doctorante participera dans un premier temps à la mise en
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