 |  © photo : D.Touzeau/CEA |
| Étude de nouveaux concepts d’extracteurs liquide-liquide miniaturisables et parallélisables |
Contexte
Cette thèse vise à étudier en détail des concepts micro-fluidiques destinés à mélanger des liquides. Les enjeux sont très importants car de tels circuits sont très utilisées dans l’industrie, de la biotechnologie au retraitement des combustibles nucléaires. Ce circuit repose sur un concept novateur dans le domaine et impliquent la formation et l’oscillation des bouchons liquides entourés par un autre liquide dans un capillaire et les transferts thermiques et chimiques qui en découlent. Cependant de tels écoulements sont encore mal compris, même en absence des réactions chimiques. De plus, la grande simplicité de mise en œuvre du procédé a comme contrepartie des difficultés pour son pilotage limitant son utilisation sur des volumes importants.
Sujet
Le/la doctorant.e étudiera des phénomènes fondamentaux de l’écoulement diphasique dans un capillaire en présence de l’oscillation lente de pression imposée à ses extrémités. Il s’agit de comprendre l’apparition des bouchons, ou des bulles dites de Taylor, à partir de l’écoulement annulaire où les parois sont couvertes d’un liquide et entourent un autre au milieu. Dans ce système, les bouchons séparés par des bulles se forment spontanément grâce à une instabilité, dit de Plateau-Rayleigh. Lors du mouvement des bulles le long du capillaire, un film liquide se forme séparant les bulles de la paroi. Ces phénomènes présentent la clé pour mieux comprendre, modéliser et au final faciliter le pilotage du procédé chimique d’extraction liquide-liquide. En partant des réalisations expérimentales actuelles et fonctionnelles et études théoriques dans deux instituts du CEA, Institut des Sciences et technologies pour une Economie
Circulaire des énergies bas carbone (ISEC) au CEA/Marcoule, où le/la doctorant.e sera basé.e, et l’Institut Rayonnement-Matière au CEA/Paris-Saclay (IRAMIS), nous souhaitons :
- Comprendre et modéliser phénoménologiquement l’écoulement dans les deux régimes et la transition entre eux.
- Expérimenter et modéliser l’échange de matière
- Optimiser le procédé et son pilotage en vue de tests à une plus grande échelle
Profil du candidat
- Profil généraliste physico-chimie, dynamique des fluides, génie des procédés
- Intérêt prononcé pour des expérimentations
- Esprit créatif et autonome
Apport pour le candidat
- Un apprentissage du monde de la recherche dans une équipe pluridisciplinaire possédant l’expertise vaste et valorisant la qualité d’encadrement de ses doctorants
- Une expérience dans un projet allant de la recherche à l’industrie
- Une expérience dans un organisme, acteur majeur de la recherche dans l’économie circulaire des énergies bas carbon
Contact
- Alastair Magnaldo (ISEC)
- Vadim Nikolayev (IRAMIS)
Le sujet officiel
Construire aujourd’hui la société de demain