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1. Life Cycle Assessment of hydrogen energy pattern- energy and matter balance

Author

Centre Sciences, Information et Technologies pour l'Environnement (SITE-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne (ENSM-SE) ; Groupe des Écoles des Mines (GEM), Département Maîtrise des Impacts Environnementaux et des Risques Industriels (MIRI-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SITE, Laboratoire de combustion et de détonique (LCD) ; CNRS, Laboratoire de Science et Génie des Matériaux et de Métallurgie (LSG2M) ; CNRS - Université Henri Poincaré - Nancy I - Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE) ; CNRS - École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Aissani, Lynda, Bourgois, Jacques, Rousseaux, P., Sessiecq, P., Périer-Camby, Laurent, Jabouille, F., Loget, S., Centre Sciences, Information et Technologies pour l'Environnement (SITE-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne (ENSM-SE) ; Groupe des Écoles des Mines (GEM), Département Maîtrise des Impacts Environnementaux et des Risques Industriels (MIRI-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SITE, Laboratoire de combustion et de détonique (LCD) ; CNRS, Laboratoire de Science et Génie des Matériaux et de Métallurgie (LSG2M) ; CNRS - Université Henri Poincaré - Nancy I - Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE) ; CNRS - École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Aissani, Lynda, Bourgois, Jacques, Rousseaux, P., Sessiecq, P., Périer-Camby, Laurent, Jabouille, F., and Loget, S.

Abstract

International audience

2. Analyse du Cycle de Vie de la filière hydrogène énergie – Première étape : définition des objectifs et du champ de l'étude

Author

Centre Sciences, Information et Technologies pour l'Environnement (SITE-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne (ENSM-SE) ; Groupe des Écoles des Mines (GEM), Département Maîtrise des Impacts Environnementaux et des Risques Industriels (MIRI-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SITE, Laboratoire de combustion et de détonique (LCD) ; CNRS, Laboratoire de Science et Génie des Matériaux et de Métallurgie (LSG2M) ; CNRS - Université Henri Poincaré - Nancy I - Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE) ; CNRS - École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Aissani, Lynda, Bourgois, Jacques, Rousseaux, P., Sessiecq, P., Périer-Camby, Laurent, Jabouille, F., Centre Sciences, Information et Technologies pour l'Environnement (SITE-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne (ENSM-SE) ; Groupe des Écoles des Mines (GEM), Département Maîtrise des Impacts Environnementaux et des Risques Industriels (MIRI-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SITE, Laboratoire de combustion et de détonique (LCD) ; CNRS, Laboratoire de Science et Génie des Matériaux et de Métallurgie (LSG2M) ; CNRS - Université Henri Poincaré - Nancy I - Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE) ; CNRS - École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Aissani, Lynda, Bourgois, Jacques, Rousseaux, P., Sessiecq, P., Périer-Camby, Laurent, and Jabouille, F.

Abstract

National audience, Dans le contexte actuel de pollution atmosphérique, de démocratisation de l'énergie et d'épuisement des ressources fossiles, le Groupement des Ecoles des Mines (GEM) s'est lancé dans la recherche d'une filière énergétique propre et renouvelable dans le secteur du transport: la production à partir de biomasse, le stockage et l'utilisation de l'hydrogène dans une pile à combustible « Polymer Exchange Membran Fuel Cell ». Le GEM, souhaitant connaître les performances environnementales de cette filière tout le long de son cycle de vie, a commandité la réalisation d'une Analyse du Cycle de Vie (ACV) de cette filière. Cette ACV compare d'un point de vue environnemental la filière hydrogène à la filière essence et à la filière bioéthanol (issu de la biomasse lignocellulosique et reformé pour obtenir de l'hydrogène). La première étape de cette ACV a été effectuée, elle consiste en la définition des objectifs et du champ de l'étude. Deux finalités ont, tout d'abord, été déterminées : - dans un premier temps, la sélection d'une filière énergétique par rapport à ses performances environnementales - dans un second temps, l'amélioration de la filière hydrogène développée par le GEM grâce à l'identification de ses points forts et faibles. Le système « motorisation d'une voiture citadine » a, ensuite, été choisi comme objet de l'étude. L'unité fonctionnelle choisie pour quantifier les performances de ce système est la quantité de carburant consommée pendant toute la durée de vie du système. Le système de référence choisi est le moteur essence puisqu'il s'agit du système présentant les meilleures performances à l'heure actuelle (les filières hydrogène et bioéthanol n'étant qu'au stade de développement). Dès lors, la durée de vie du moteur à explosion est déterminée par 150 000 km parcourus pendant 12 ans. Puis, pour fixer les frontières de chacun des trois systèmes, un arbre des processus ou diagramme de flux a été réalisé, suivi d'un bilan matière et énergie « théorique » pour cha

3. Kinetic study and modeling of grain growth in a BaTiO3

Author

Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SPIN, Rhône-Poulenc Recherche ; Centre d'Aubervilliers, Pietro Vincenzini, Rhône Poulenc, Centre de Recherches d'Aubervilliers, Gelebart, Françoise, Pijolat, Michèle, Soustelle, Michel, Magnier, Claude, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SPIN, Rhône-Poulenc Recherche ; Centre d'Aubervilliers, Pietro Vincenzini, Rhône Poulenc, Centre de Recherches d'Aubervilliers, Gelebart, Françoise, Pijolat, Michèle, Soustelle, Michel, and Magnier, Claude

Abstract

International audience, Kinetic of grain in a BaTiO3 powder was studied at 850°C in a various gaseous atmosperes and for different Ba/Ti ratios. The decrease in surface area from about 8m²/g to 2m²/g waas used to obtain the experimental rate of grain growth versus the partial pressure of water vapour (wich was found to accelerate the process) and versus the Ba/Ti ratio. A kinetic model involving eight elementary steps and the point defects of BaTiO3

4. Life Cycle Assessment of hydrogen energy pattern- energy and matter balance

Author

Centre Sciences, Information et Technologies pour l'Environnement (SITE-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne (ENSM-SE) ; Groupe des Écoles des Mines (GEM), Département Maîtrise des Impacts Environnementaux et des Risques Industriels (MIRI-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SITE, Laboratoire de combustion et de détonique (LCD) ; CNRS, Laboratoire de Science et Génie des Matériaux et de Métallurgie (LSG2M) ; CNRS - Université Henri Poincaré - Nancy I - Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE) ; CNRS - École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Aissani, Lynda, Bourgois, Jacques, Rousseaux, P., Sessiecq, P., Périer-Camby, Laurent, Jabouille, F., Loget, S., Centre Sciences, Information et Technologies pour l'Environnement (SITE-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne (ENSM-SE) ; Groupe des Écoles des Mines (GEM), Département Maîtrise des Impacts Environnementaux et des Risques Industriels (MIRI-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SITE, Laboratoire de combustion et de détonique (LCD) ; CNRS, Laboratoire de Science et Génie des Matériaux et de Métallurgie (LSG2M) ; CNRS - Université Henri Poincaré - Nancy I - Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE) ; CNRS - École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Aissani, Lynda, Bourgois, Jacques, Rousseaux, P., Sessiecq, P., Périer-Camby, Laurent, Jabouille, F., and Loget, S.

Abstract

International audience

5. Kinetic study of the oxidation by oxygen of liquid Al-Mg 5%alloys

Author

Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SPIN, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE) ; CNRS - École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Alcan (CRV) ; Alcan, CPR (Contrat de Programme de Recherches): ‘REACTIVITE des ALLIAGES LIQUIDES à HAUTE TEMPERATURE et RECYCLAGE', Surla, Karine, Valdivieso, Françoise, Pijolat, Michèle, Soustelle, Michel, Prin-Lamaze, Marie-Agnès, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne - SPIN, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE) ; École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE) ; CNRS - École Nationale Supérieure des Mines - Saint-Étienne, Alcan (CRV) ; Alcan, CPR (Contrat de Programme de Recherches): ‘REACTIVITE des ALLIAGES LIQUIDES à HAUTE TEMPERATURE et RECYCLAGE', Surla, Karine, Valdivieso, Françoise, Pijolat, Michèle, Soustelle, Michel, and Prin-Lamaze, Marie-Agnès

Abstract

International audience, The oxidation into MgO of an industrial Al–Mg 5% alloy in the liquid state has been studied at 700°C by thermogravimetry, under controlled oxygen partial pressure. Since the kinetic curves were not reproducible, it was not possible to obtain directly from them the variations of the areic conversion rate (mol of MgO s−1 m−2) versus the oxygen partial pressure. Therefore, it has been necessary to use a method based on the isolation method, which allowed us to overcome the problems of non-reproducibility of the curves. It was found that the areic rate of growth of MgO decreases when the oxygen pressure increases. A reaction mechanism in elementary steps has been proposed to account for these results, involving two competitive oxygen adsorptions on the MgO surface.

6. On the origin of the sigmoid shape in the UO2 oxidation weight gain curves

Author

Lionel Desgranges, Jean-Claude Niepce, Michèle Pijolat, Vincent Bouineau, Gianguido Baldinozzi, Arnaud Poulesquen, Nadine Millot, L. Quémard, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (LICB), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Mesures et Modélisation de la Migration des Radionucléides (L3MR), Service d'Etudes du Comportement des Radionucléides (SECR), Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, CEA Cadarache, Ecole Centrale Paris, Université de Bourgogne, CEA Saclay, Laboratoire des Lois de Comportement du Combustible ( LLCC ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires ( LPMG-EMSE ), École des Mines de Saint-Étienne ( Mines Saint-Étienne MSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels ( SPIN-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris], Département Procédés et évolution des systèmes avec solides ( ProcESS-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-SPIN, Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides ( SPMS ), CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne ( LICB ), Université de Bourgogne ( UB ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Mesures et Modélisation de la Migration des Radionucléides ( L3MR ), Département de Physico-Chimie ( DPC ), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), and Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB)

Subjects
Materials science, Analytical chemistry, Nucleation, Oxide, Nuclear applications, 02 engineering and technology, UO2, 010402 general chemistry, Kinetic energy, 01 natural sciences, Isothermal process, chemistry.chemical_compound, Electron microscopy, Materials Chemistry, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Environmental scanning electron microscope, [ SPI.GPROC ] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Thermogravimetry, Cracking, chemistry, Ceramics and Composites, 0210 nano-technology, Single crystal, X-ray methods
Abstract

International audience; Cracking and spalling are known to occur during the oxidation of UO2. However, these phenomena are not considered by the existing kinetic models of the oxidation of UO2 into U3O8. In this study the oxidation of UO2 samples of various sizes from the single crystal to nanopowders, has been followed by isothermal and isobaric thermogravimetry, environmental scanning electron microscopy and in situ X-ray diffraction at temperatures ranging from 250 to 370°C in air. It has been shown that cracking occurs once a critical layer thickness of intermediate oxide has been reached, which corresponds to the beginning of the sigmoid kinetic curve. Cracking contribution to the sigmoid kinetic curve is then discussed as a function of temperature, and on the basis of nucleation and growth processes.

Published
2009
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7. The materials saga: sintering

Author

Bernache-Assollant , Didier, Bonnet , Jean-Pierre, Carry , C., Chaput. , C., Chartier , Thierry, Chermant , J.-L., Durand , B., Garrault , S., Herlin , N., Lamerant , J.-M., Leconte , Y., Le Gallet , S., Leriche , A., Niepce , J.-C., Poirier , J., Rebillat , F., Valdivieso , F., Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface ( SPCTS ), Université de Limoges ( UNILIM ) -Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle ( ENSCI ) -Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux ( IPAM ), Université de Limoges ( UNILIM ) -Université de Limoges ( UNILIM ) -Institut de Chimie du CNRS ( INC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), École des Mines de Saint-Étienne ( Mines Saint-Étienne MSE ), Institut Mines-Télécom [Paris], Centre Ingénierie et Santé ( CIS-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris], Groupe d'Etudes des Matériaux Hétérogènes ( GEMH ), Université de Limoges ( UNILIM ) -Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux ( IPAM ), Université de Limoges ( UNILIM ) -Université de Limoges ( UNILIM ), Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés ( SIMaP ), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology ( Grenoble INP ) -Institut National Polytechnique de Grenoble ( INPG ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ), Axe 1 : procédés céramiques, Université de Limoges ( UNILIM ) -Université de Limoges ( UNILIM ) -Institut de Chimie du CNRS ( INC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Limoges ( UNILIM ) -Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle ( ENSCI ) -Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux ( IPAM ), Laboratoire Francis PERRIN ( LFP - URA 2453 ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Service des Photons, Atomes et Molécules ( SPAM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Laboratoire des Matériaux Avancés Céramiques, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis ( UVHC ), Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides ( LRRS ), Université de Bourgogne ( UB ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Mécanique des Systèmes et des Procédés ( LMSP ), Université d'Orléans ( UO ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire des Composites Thermostructuraux ( LCTS ), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Snecma-SAFRAN group-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), LPMG - Equipe PROCESS, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides ( ProcESS-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires ( LPMG-EMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre Science des Matériaux et des Structures ( SMS-ENSMSE ), Département Mécanique et Procédés d'Elaboration ( MPE-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-SMS, Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS), Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Centre Ingénierie et Santé (CIS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Groupe d'Etudes des Matériaux Hétérogènes (GEMH), Université de Limoges (UNILIM)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM), Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Laboratoire Francis PERRIN (LFP - URA 2453), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service des Photons, Atomes et Molécules (SPAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire des Matériaux Céramiques et Procédés Associés - EA 2443 (LMCPA), Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France), Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides (LRRS), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Mécanique des Systèmes et des Procédés (LMSP), Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Composites Thermostructuraux (LCTS), Université de Bordeaux (UB)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Snecma-SAFRAN group-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Science des Matériaux et des Structures (SMS-ENSMSE), Département Mécanique et Procédés d'Elaboration (MPE-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SMS, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Snecma-SAFRAN group-Université de Bordeaux (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)

Subjects
[ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience; In ICV no 1010, we inaugurated our materials saga with the classification and shaping of ceramics. This second and short chapter deals with sintering and its different forms: non reactive or reactive sintering, natural or pressure sintering as well as two essential parameters: density and porosity.

Published
2007

8. Dossier matières premières

Author

Bernache-Assollant, Didier, Bonnet, Jean-Pierre, Carry, C., Chaput., C., Chartier, Thierry, Chermant, J.-L., Durand, B., Garrault, S., Herlin, N., Lamerant, J.-M., Leconte, Y., Le Gallet, S., Leriche, Anne, Niepce, J.-C., Poirier, J., Rebillat, F., Valdivieso, F., Stagiaire, Sms, Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS), Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Centre Ingénierie et Santé (CIS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire d'Etudes Aérodynamiques (LEA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-ENSMA-Université de Poitiers, Groupe d'Etudes des Matériaux Hétérogènes (GEMH), Université de Limoges (UNILIM)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM), Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG), Axe 1 : procédés céramiques, Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Laboratoire Francis PERRIN (LFP - URA 2453), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Matériaux Céramiques et Procédés Associés - EA 2443 (LMCPA), Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France), Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides (LRRS), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Mécanique des Systèmes et des Procédés (LMSP), Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Composites Thermostructuraux (LCTS), Université de Bordeaux (UB)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Snecma-SAFRAN group-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LPMG - Equipe PROCESS, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Science des Matériaux et des Structures (SMS-ENSMSE), Département Mécanique et Procédés d'Elaboration (MPE-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SMS, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Snecma-SAFRAN group-Université de Bordeaux (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface ( SPCTS ), Université de Limoges ( UNILIM ) -Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle ( ENSCI ) -Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux ( IPAM ), Université de Limoges ( UNILIM ) -Université de Limoges ( UNILIM ) -Institut de Chimie du CNRS ( INC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), École des Mines de Saint-Étienne ( Mines Saint-Étienne MSE ), Institut Mines-Télécom [Paris], Centre Ingénierie et Santé ( CIS-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris], Laboratoire d'Etudes Aérodynamiques ( LEA ), Université de Poitiers-ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Groupe d'Etudes des Matériaux Hétérogènes ( GEMH ), Université de Limoges ( UNILIM ) -Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux ( IPAM ), Université de Limoges ( UNILIM ) -Université de Limoges ( UNILIM ), Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés ( SIMaP ), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology ( Grenoble INP ) -Institut National Polytechnique de Grenoble ( INPG ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ), Université de Limoges ( UNILIM ) -Université de Limoges ( UNILIM ) -Institut de Chimie du CNRS ( INC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Limoges ( UNILIM ) -Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle ( ENSCI ) -Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux ( IPAM ), Laboratoire Francis PERRIN ( LFP - URA 2453 ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire des Matériaux Avancés Céramiques, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis ( UVHC ), Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides ( LRRS ), Université de Bourgogne ( UB ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Mécanique des Systèmes et des Procédés ( LMSP ), Université d'Orléans ( UO ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire des Composites Thermostructuraux ( LCTS ), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Snecma-SAFRAN group-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides ( ProcESS-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires ( LPMG-EMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre Science des Matériaux et des Structures ( SMS-ENSMSE ), Département Mécanique et Procédés d'Elaboration ( MPE-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-SMS, Université de Poitiers-ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)

Subjects
[ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, [SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience

Published
2007

9. A detailed study of UO2 to U3O8 oxidation phases and the associated rate-limiting steps

Author

Lionel Desgranges, G. Rousseau, Jc Niepce, Nadine Millot, Frederic Charlot, Michèle Pijolat, Gianguido Baldinozzi, Françoise Valdivieso, Jf Berar, Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides ( LRRS ), Université de Bourgogne ( UB ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), DEN/DEC/SA3C/L2EC, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides ( ProcESS-ENSMSE ), École des Mines de Saint-Étienne ( Mines Saint-Étienne MSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-SPIN, European Synchrotron Radiation Facility ( ESRF ), Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides ( SPMS ), CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides (LRRS), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Caractérisation et d'étude des Propriétés des Combustibles (LCPC), Service d'Analyses, d'Elaboration, d'Expérientations et d'Examens des combustibles (SA3E), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), and Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Diffraction, Nuclear and High Energy Physics, URANIUM-DIOXIDE, Uranium dioxide, Nucleation, Thermodynamics, 02 engineering and technology, Calorimetry, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], 010402 general chemistry, Kinetic energy, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Isothermal process, OXYGEN, law.invention, chemistry.chemical_compound, law, Uranium oxide, General Materials Science, [ PHYS.NEXP ] Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], KINETICS, ALPHA-U3O8, Chemistry, AIR, U4O9, 021001 nanoscience & nanotechnology, Synchrotron, 0104 chemical sciences, Crystallography, Nuclear Energy and Engineering, 13. Climate action, WATER-VAPOR, GROWTH, 0210 nano-technology, TRANSITION, NUCLEATION
Abstract

The kinetic and crystalline evolutions of UO2 during its oxidation into U3O8 at 250 degrees C in air were studied by isothermal thermogravimetry and calorimetry, coupled with an in situ synchrotron X-ray diffraction on the D2AM-CRG beamline at ESRF. This study was aimed at determining experimentally the validity of the kinetic assumptions made in existing literature to account for the oxidation Of UO2 into U3O8 and also to determine precisely the structural evolution, in relation to the kinetic behaviour. Our results provide evidence of four distinct kinetic time domains, and the assumption of a single rate-limiting step is verified only for two of them. The crystalline phases associated with these domains are also identified. In fact, the first kinetic domain corresponds to the reaction Of UO2 into U4O9; the second one is linked to the two simultaneous reactions, UO2 into U4O9 and U4O9 into U3O7. Finally, the transition from U3O7 into U3O8 corresponds to the third and fourth kinetic domains. These results show that the oxidation Of UO2 into U3O8 cannot satisfactorily be described with modelling approaches used in the literature. A new general outline is proposed to study the oxidation of uranium oxides. This outline will improve both the understanding and predictions of oxidation processes at the relatively low temperatures that are expected during interim storage of spent nuclear fuel. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Published
2006
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10. Fragmentation du combustible nucléaire UO2 en environnement oxydant : Etude cinétique et phénoménologique

Author

Quémard , Ludovic, Desgranges , Lionel, Bouineau , Vincent, Valdivieso , Françoise, Pijolat , Michèle, Millot , Nadine, Nièpce , Jean-Claude, Baldinozzi , Gianguido, Poulesquen , Arnaud, Toucas, Andrée-Aimée, Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C), Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides (LRRS), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Analyse Microstructurale des Matériaux (LA2M), Service des Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Mesures et Modélisation de la Migration des Radionucléides (L3MR), Service d'Etudes du Comportement des Radionucléides (SECR), Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Physico-Chimie (DPC), CEA Cadarache, Université de Bourgogne, Ecole Centrale Paris, CEA Saclay, Laboratoire des Lois de Comportement du Combustible ( LLCC ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels ( SPIN-ENSMSE ), École des Mines de Saint-Étienne ( Mines Saint-Étienne MSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris], Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires ( LPMG-EMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides ( ProcESS-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-SPIN, Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides ( LRRS ), Université de Bourgogne ( UB ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides ( SPMS ), CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire d'Analyse Microstructurale des Matériaux ( LA2M ), Laboratoire de Mesures et Modélisation de la Migration des Radionucléides ( L3MR ), Département de Physico-Chimie ( DPC ), and Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA )

Subjects
fragmentation, [SPI.GPROC] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, combustible UO2, oxydation, [ SPI.GPROC ] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, entreposage à sec
Abstract

Une des voies envisagées pour apporter de la flexibilité à la gestion du combustible UO2 usé/irradié est son entreposage à sec. Ce mode de gestion pose en particulier la question de la tenue du combustible en cas de scénario accidentel qui entraînerait la mise à l'air des pastilles de UO2. La cinétique d'oxydation et la phénoménologie de la fragmentation de UO2 entre 250 et 330°C ont été étudiées à partir de vieillissements sous O2 et sous air de monocristaux et de fragments de pastilles de combustible non irradiés. En environnement oxydant, l'initiation de la fissuration semble due à la relaxation des contraintes de traction induites par la contraction du réseau cristallin lors de la croissance d'une couche de U4O9/U3O7 en surface de UO2. Ainsi, une période d'incubation avant fissuration, dont la durée chute avec l'augmentation de la température, est mise en évidence. Durant leur oxydation, monocristaux et fragments présentent une fissuration progressive conduisant à leur subdivision jusqu'à une taille de grain submicronique.

Published
2006

11. Some aspects of cellulose ethers influence on water transport and porous structure of cement-based materials

Author

Johan Debayle, Philippe Grosseau, Bertrand Ruot, Jérémie Pourchez, E. Pourchez, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Poudres et Matériaux Multi-Composants (P2MC-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB), Centre Ingénierie et Santé (CIS-ENSMSE), Département Imagerie et Morphologie (DIM), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), and CSTB

Subjects
Materials science, Absorption of water, 0211 other engineering and technologies, Mineralogy, 02 engineering and technology, Porous structure, 021105 building & construction, medicine, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science, Porosity, Water transport, Cement, Building and Construction, 021001 nanoscience & nanotechnology, Water retention, Permeability (earth sciences), Chemical engineering, 13. Climate action, Microtomography, Cellulose ethers, medicine.symptom, 0210 nano-technology, Porous medium, Water vapor
Abstract

International audience; This paper evaluates and compares the impact of cellulose ethers (CE) on water transport and porous structure of cement-based materials in both fresh and hardened state. Investigations of the porous network (mercury intrusion porosimetry, apparent density, 2D and 3D observations) emphasize an air-entrained stabilisation depending on CE chemistry. We also highlight that CE chemistry leads to a gradual effect on characteristics of the water transport. The global tendencies brought by CE are: higher water retention, lower capillarity water absorption, lower liquid water permeability as well as higher water vapour permeability. All things considered, we demonstrate that CE chemistry is an important controlling factor on water transport and porous structure evolution.

Published
2010
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12. Influence of Al on the High Temperature Corrosion Behaviour of Inconel 617 in VHTR Primary Coolant Atmosphere

Author

Gouenou Girardin, Krzysztof Wolski, Damien Kaczorowski, Michèle Pijolat, Jerome Chapovaloff, Corrosion Chemistry Dept, AREVA NP - Centre Technique (FRANCE), Département Mécanique physique et interfaces (MPI-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SMS, Plasticité, Endommagement et Corrosion des Matériaux (PECM-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SMS-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fuel Sector, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN

Subjects
6111 aluminium alloy, Materials science, ALLOYS, Alloy, chemistry.chemical_element, IMPURE HELIUM ENVIRONMENTS, reduction, engineering.material, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Corrosion, Aluminium, General Materials Science, Inconel, GAS-COOLED REACTORS, nickel base alloy, aluminium, Mechanical Engineering, High-temperature corrosion, Metallurgy, IMPURITIES, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Condensed Matter Physics, Chromia, Coolant, PRIMARY CIRCUIT HELIUM, chemistry, Mechanics of Materials, chromia, engineering
Abstract

Publié suite au congrès High Temperature Corrosion and Protection of Materials 7; International audience; Due to the specific in service VHTR conditions, the corrosion behaviour of Inconel 617, candidate alloy for the IHX design, has been investigated at elevated temperatures in representative helium containing impurities (CO, H2O, H-2 and CH4) in the range of mu bar. The role of Al in the corrosion behaviour of IN617 is investigated using Ni-22Cr-9Mo base model alloys containing different Al levels (from 0 to 2wt.%).

Published
2008
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13. High temperature reactivity of two chromium-containing alloys in impure helium

Author

Michèle Pijolat, Krzysztof Wolski, Fabien Rouillard, Céline Cabet, Jerome Chapovaloff, Gouenou Girardin, Damien Kaczorowski, Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement (SCCME), Département de Physico-Chimie (DPC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Corrosion Chemistry Dept, AREVA NP - Centre Technique (FRANCE), FDEEM Metall Alloy Grp, Département Mécanique physique et interfaces (MPI-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SMS, Plasticité, Endommagement et Corrosion des Matériaux (PECM-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SMS-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN

Subjects
Nuclear and High Energy Physics, 020209 energy, Alloy, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, engineering.material, 7. Clean energy, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Corrosion, chemistry.chemical_compound, Chromium, Operating temperature, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science, GAS-COOLED REACTORS, Chemistry, Metallurgy, IMPURITIES, CORROSION, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Partial pressure, 021001 nanoscience & nanotechnology, Chromia, PRIMARY CIRCUIT HELIUM, Nuclear Energy and Engineering, 13. Climate action, INCONEL-617, engineering, 0210 nano-technology, Carbon, Nuclear chemistry, Carbon monoxide
Abstract

International audience; Chromium-rich nickel base alloys 617 and 230 are promising candidate materials for very high temperature gas-cooled reactors (VHTR) but they must resist corrosion in the impure primary cooling helium over very long times. The impurities of the hot helium can promote the development of chromium-rich surface oxides that appear to protect the alloys against intensive corrosion processes. However above a critical temperature (typically in the range 1173-1273 K), chromium oxide is reduced by carbon from the alloy and the surface layer is not stable anymore. Depending oil the gas composition, the unprotected material rapidly either gains or loses carbon with a dramatic impact on its mechanical properties. The deleterious reaction of chromia and carbon thus fixes all ultimate reactor operating temperature. Critical temperature measurements are presented for alloys 617 and 230 and the influence of carbon monoxide partial pressure in helium is discussed.

Published
2008
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14. Equilibres divariants entre la vapeur d'eau et les hydrates solides : Caractérisation de la nature de la solution solide, limites du domaine de divariance

Author

Soustelle , Michel, Guilhot , Bernard, Gardet , Jean-Jacques, Watelle Marion , Ginette, Mutin , Jean-Claude, Toucas, Andrée-Aimée, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Département Poudres et Matériaux Multi-Composants (P2MC-ENSMSE), Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides (LRRS), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Bourgogne, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides ( ProcESS-ENSMSE ), École des Mines de Saint-Étienne ( Mines Saint-Étienne MSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-SPIN, Département Poudres et Matériaux Multi-Composants ( P2MC-ENSMSE ), Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides ( LRRS ), and Université de Bourgogne ( UB ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )

Subjects
vapeur d'eau, solution solide d'insertion, [SPI.GPROC] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, solution solide de substitution, [ SPI.GPROC ] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, solides, loi de Henry, Equilibres divariants, hydrates
Abstract

National audience; Nous avons récemment proposé (1, 2) deux modèles thermodynamiques pour les équilibres divariants entre la vapeur d'eau et les hydrates salins solides. Le premier postule l'existence d'une solution solide d'insertion d'eau dans le sel, le second postule l'existence d'une solution solide de substitution entre deux hydrates du sel. Le but de ce travail est d'établir un nouveau critère permettant de distinguer les deux modèles à partir de l'expérience et de délimiter le domaine divariant dans chacun des deux cas. Nous supposerons, sauf mention contraire, que la solution d'insertion obéit à la loi de Henry par rapport à l'eau et que la solution de substitution est idéale. Nous désignerons par epsilon le nombre de moles d'eau par mole de sel anhydre à l'équilibre, dans la phase solide.

Published
1972

15. Oxide-Layer Formation and Stability on a Nickel-Base Alloy in Impure Helium at High Temperature

Author

Céline Cabet, Krzysztof Wolski, Fabien Rouillard, M. Pijolat, Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement (SCCME), Département de Physico-Chimie (DPC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Etude de la Corrosion Non Aqueuse (LECNA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Physico-Chimie (DPC), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Mécanique physique et interfaces (MPI-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SMS, Plasticité, Endommagement et Corrosion des Matériaux (PECM-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SMS-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
inorganic chemicals, 020209 energy, Alloy, Oxide, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, engineering.material, 7. Clean energy, Decarburization, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Corrosion, Inorganic Chemistry, chemistry.chemical_compound, Chromium, Oxidation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Materials Chemistry, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, High-temperature corrosion, Metallurgy, technology, industry, and agriculture, Metals and Alloys, High temperature, equipment and supplies, 021001 nanoscience & nanotechnology, Nickel base alloy, chemistry, 13. Climate action, engineering, 0210 nano-technology, Carbon, Carbon monoxide
Abstract

The corrosion behavior in impure helium of Haynes 230, a nickel base alloy candidate for heat exchangers in Very High Temperature Reactors (VHTR), has been investigated. The study focused on the formation and the subsequent destruction of the surface oxide layer at 900 °C and 980 °C. In-situ gas-phase analysis coupled to post-exposure surface analyses showed that a chromium-rich surface oxide formed on Haynes 230 at 900 °C but was unstable above a critical temperature T A : the chromium-rich oxide reacted with carbon in solution in the alloy to produce chromium and CO(g). The effect of carbon monoxide partial pressure in the gas phase as well as the influence of chromium and carbon activities in the alloy on T A are discussed taking thermodynamics and kinetics aspects into account.

Published
2007
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16. Investigation of chemisorbed oxygen, surface segregation and effect of post-treatments on La0.8Sr0.2MnO3 powder and screen-printed layers for solid oxide fuel cell cathodes

Author

Michèle Pijolat, Noémie Caillol, Elisabeth Siebert, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces (LEPMI ), and Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Inorganic chemistry, General Physics and Astronomy, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Electrolyte, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Oxygen, Adsorption, X-ray photoelectron spectroscopy, Desorption, Lanthanum, LSM, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, SOFC, Screen-printing, Adsorbed oxygen species, Segregation, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Surfaces and Interfaces, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, chemistry, 13. Climate action, Chemisorption, Solid oxide fuel cell, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; In order to better understand the mechanism of the reaction of oxygen reduction at the surface of strontium doped lanthanum manganites (LSM) cathodes in solid electrolyte fuel cells (SOFC), the surface properties of La0.8Sr0.2MnO3 powders and screen-printed layers have been characterised by various techniques.Strontium enrichment at the surface has been evidenced by X-ray photoelectron spectroscopy according to the conditions of annealing (temperature, oxygen pressure) and polarisation treatments of the samples.The interaction between oxygen and La0.8Sr0.2MnO3 for SOFC cathodes has been studied by thermo-programmed desorption, in situ infrared spectrometry and calorimetry. The results indicate that various adsorbed oxygen species may exist on the surface of LSM depending on temperature.The presence of various adsorbed oxygen species and the surface Sr segregation are important factors to consider in the mechanism of oxygen reduction at LSM SOFC cathodes since they could be responsible for many discrepancies between the interpretations that can be found in the literature data.

Published
2007
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17. Kinetic modelling of the thermal decomposition of ettringite into metaettringite

Author

Bernard Guilhot, René Guyonnet, F. Valdivieso, Philippe Grosseau, Jérémie Pourchez, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Poudres et Matériaux Multi-Composants (P2MC-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE)

Subjects
Arrhenius equation, Ettringite, Chemistry, Metaettringite, Thermal decomposition, Nucleation, Thermodynamics, Building and Construction, Kinetic energy, Decomposition, symbols.namesake, chemistry.chemical_compound, Kinetic modelling, Scientific method, symbols, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science, Thermal stability
Abstract

International audience; Despite recent insights into thermal stability of ettringite and structural changes during decomposition, a lack of knowledge on nucleation and growth mechanisms of metaettringite remained. Therefore, a better understanding of the kinetic modelling of this heterogeneous reaction was proposed. Thanks to an experimental approach allowing to check the validity of kinetic assumptions (rate-determining step, expression of the rate as d alpha/dt=k f(alpha)...), a good agreement was found between the calculated and experimental alpha vs. t and d alpha/dt vs. t kinetic curves. The reaction area of the region in which the rate-limiting step occurs was also elucidated. Finally, we demonstrated that the rate-limiting step of the growth process follows an Arrhenius law in non-isothermal conditions.

Published
2006
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18. Oxidation behaviour of unirradiated sintered UO2 pellets and powder at different oxygen partial pressures, above 350°C

Author

André Feugier, Michèle Pijolat, Françoise Valdivieso, Véronique Peres, V. Françon, François Byasson, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), FBFC, FRAMATOME-ANP, and Franco-Belge de Fabrication du Combustible (FBFC)

Subjects
Nuclear and High Energy Physics, oxidation, Pellets, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, thermogravimetry, Activation energy, sintered UO2 pellets, Oxygen, Differential scanning calorimetry, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science, pseudo steady state, controlled oxygen partial pressures, Chemistry, U3O8, Partial pressure, Rate-determining step, oxygen partial pressure, TG-DSC, Thermogravimetry, Nuclear Energy and Engineering, kinetics, C0400, F0700, G0300, I0200, K0100, M0500, P0300, T0100, U0200, Steady state (chemistry), UO2 powder, rate-limiting step, Nuclear chemistry
Abstract

International audience; The oxidation of sintered UO2 pellets and powder into U3O8 has been studied by thermogravimetry at 370 °C, under controlled oxygen partial pressures (PO2 ranging from 2 to 40 kPa). Sigmoidal curves of oxidation weight gain were measured for both pellet and powder test samples. The rate of oxidation increased as the oxygen partial pressure increased. It has been shown, by simultaneous TG-DSC, that the reaction proceeds in a pseudo steady state. An experimental methodology based on temperature or PO2 jumps has shown that the assumption of a rate-limiting step is validated, and a mean value of activation energy for the formation of U3O8 of 103 kJ mol−1 was estimated.

Published
2006
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19. Kinetic Study of the Oxidation by Oxygen of a Zirconium Based Alloy: ZrNbO Differences between the Pre- and Post-Transition Stages

Author

Marc Tupin, A. Frichet, Pierre Barbéris, Michèle Pijolat, Françoise Valdivieso, Michel Soustelle, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Framatome ANP, FRAMATOME-ANP, Cézus, CEZUS, STEINMETZ, P., WRIGHT, I., MEIER, G., GALERIE, A., PIERRAGI, B., PODOR, R., Toucas, Andrée-Aimée, STEINMETZ, P., WRIGHT, I., MEIER, G., GALERIE, A., PIERRAGI, B., and PODOR, R.

Subjects
Zirconium, Materials science, [SPI.GPROC] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, zirconium alloys, oxidation kinetics, Mechanical Engineering, digestive, oral, and skin physiology, Alloy, Zirconium alloy, Metallurgy, chemistry.chemical_element, oxygen pressure, engineering.material, Condensed Matter Physics, Rate-determining step, Kinetic energy, Oxygen, chemistry, Mechanics of Materials, engineering, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science, Oxygen pressure, Pre and post, rate-limiting step
Abstract

International audience; The oxidation by oxygen of a zirconium based alloy, M5TM (which is a ZrNbO alloy, containing 1% of Nb) has been studied. The M5TM alloy, like many zirconium alloys, undergoes a kinetic transition. The aim of the present work is to achieve a better understanding of the oxidation in the pre-transition stage, and to clearly identify the differences between the pre- and post transition stages from the kinetic point of view. The oxidation of M5TM was followed by isothermal gravimetry at 490°C, under a controlled partial pressure of oxygen (in the range 7 to 200hPa). First, we have verified the steady state assumption, by coupling thermogravimetry and differential scanning calorimetry (DSC) : it is shown that the system is in a steady state from the beginning of the oxidation, in the pre- and post-transition stages. Then, the existence of a rate-limiting step was verified in the pre-transition stage using an experimental method based on temperature or pressure jumps; this assumption is no more verified in the post-transition stage, which means that the oxidation does not proceed in the same way as in the pre-transition stage. Finally, we have obtained the variations of zirconia growth reactivity  with the oxygen pressure, in the pre-transition stage (using the pressure jump method). The oxygen pressure has a slightly accelerating effect, which cannot be interpreted by the diffusion of oxygen vacancies through a dense oxide layer (in that case no effect of the oxygen pressure would be observed). In the post-transition stage, the oxygen effect is more important.

Published
2004
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20. Preparation, chemical stability, and electrical properties of Ba(Ce1 − xBix)O3(x = 0.0–0.5)

Author

Zhao Hui, Pijolat Michele, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN

Subjects
Ba(Ce1 − xBix)O3 (x = 0.0-0.5), Inorganic chemistry, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Conductivity, 010402 general chemistry, bismuth-doped, 01 natural sciences, Bismuth, yttria-stabilized zirconia, moisture, Oxidizing agent, Materials Chemistry, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Cubic zirconia, orthorhombic symmetry, Argon, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Cerium, chemistry, Chemical stability, sintered, 0210 nano-technology, Pechini method, oxygen, BaCe0.5Bi0.5O3 is 0.1 S cm−1, Solid solution
Abstract

International audience; Solid solutions of the form Ba(Ce1 − xBix)O3 (x = 0.0-0.5) have been prepared by a modified Pechini method at 800 °C in air. XRD results indicate that all the samples have orthorhombic symmetry. Ba(Ce1 − xBix)O3 shows no reaction with Ce0.9Gd0.1O2, even when sintered at 1100 °C, but totally decomposes when mixed with yttria-stabilized zirconia (8% Y2O3) and sintered at 900 °C in air. Compared to BaCeO3, the chemical stability of bismuth-doped samples was improved in the presence of moisture. Bismuth substitution for cerium increases the total and electron conductivities. The total conductivity for BaCe0.5Bi0.5O3 is 0.1 S cm−1 at 600 °C in air. Under oxidizing atmospheres, all the samples show p-type conducting properties, whereas in wet argon, the samples show both proton and electron conduction below 600 °C. The proton conduction decreased dramatically with increasing Bi content due to the compensation for oxygen vacancies by [BiCe˙] formed in the lattice. Ba(Ce1 − xBix)O3 exhibits a small cathodic overpotential, 70 mV at 800 °C in air at a current density of 100 mA cm−2.

Published
2002
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21. Kinetic Study of the Oxidation by Water Vapour of a Zirconium-Based Alloy: Recrystallised Zircaloy-4

Author

Michèle Pijolat, Françoise Valdivieso, Pierre Barbéris, Michel Soustelle, Franck Ledoux, A. Frichet, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Framatome ANP, FRAMATOME-ANP, Centre de recherches de CEZUS, CEZUS, FRAMATOME Lyon, and CEZUS Ugine

Subjects
Zirconium, Materials science, Hydrogen, oxidation kinetics, Mechanical Engineering, Zirconium alloy, Inorganic chemistry, Alloy, Oxide, Thermodynamics, chemistry.chemical_element, Partial pressure, engineering.material, Condensed Matter Physics, water vapour, pre-transition, Thermogravimetry, chemistry.chemical_compound, chemistry, Mechanics of Materials, engineering, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science, Diffusion (business)
Abstract

International audience; The oxidation of a zirconium based alloy (recrystallised Zircaloy-4) has been studied at 500°C, by thermogravimetry under controlled partial pressures of water vapour and hydrogen. The study is restricted to the pre-transition state of oxidation, the aim being to identify the rate-limiting step of the oxide growth. It has been verified experimentally that the system is in a steady state during the pre-transition period. Moreover, using a method based on the isolation method, it has been shown that the oxidation could be described by a single rate-limiting step only when a weight gain of 7.5 mg.dm-2 has been reached. Since the kinetic curves are not parabolic, a diffusion model has been proposed, which takes into account the effect of barriers on the diffusion (such as pores, blisters, cracks... in the oxide layer) and which is in good agreement with the experimental curves. Then, numerical fitting has shown that the beginning of the oxidation could be interpreted by a mixed reaction-diffusion steady solution, which tends towards a single diffusion rate-limiting step when the oxide layer is thick enough (about 0.5 μm).

Published
2001
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22. Thermal stability of Pd or Pt loaded Ce0.68Zr0.32O2 and Ce0.50Zr0.50O2 catalyst materials under oxidising conditions

Author

Françoise Valdivieso, K Kenevey, Michèle Pijolat, Michel Soustelle, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Materials science, Process Chemistry and Technology, Demixing, Inorganic chemistry, Sintering, chemistry.chemical_element, Thermal stability, engineering.material, Three-way catalysts (TWC), Catalysis, law.invention, Cerium-zirconium oxide, chemistry, law, engineering, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Noble metal, Calcination, Platinum, General Environmental Science, Solid solution, Palladium
Abstract

International audience; The sintering behaviour of Pd or Pt loaded ceria-zirconia solid solutions of nominal composition Ce0.50Zr0.50O2 and Ce0.68Zr0.32O2 was studied under oxidising conditions. Calcination treatments were carried out under controlled oxidising atmosphere for periods of up to 96 h. Powder X-ray diffraction and BET nitrogen adsorption-desorption derived surface area data are reported for the bare materials and for those loaded with low (

Published
2001
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23. Thermodynamic description of the nonstoichiometric defect structure in Ce1−xZrxO2 solid solution powders

Author

Michel Soustelle, Michèle Pijolat, Françoise Valdivieso, Catherine Janvier, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Oxygen storage capacity, Activity coefficient, Regular solution, Zirconium, Solid solution, Inorganic chemistry, chemistry.chemical_element, Thermodynamics, General Chemistry, Thermodynamic model, Condensed Matter Physics, Oxygen, Crystallographic defect, Catalysis, Thermogravimetry, Ceria, Oxygen vacancy, chemistry, Zirconia, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science, Cubic zirconia
Abstract

International audience; Equilibria between gaseous oxygen (from 870 to 20 000 Pa) and several high surface area Ce1−xZrxO2 powders (0≤x≤0.36) were studied by means of thermogravimetry in order to get a better insight into the nature and behaviour of the point defects in these solid solutions. By measuring the weight changes between two different oxygen pressures, we could obtain the variations of the oxygen vacancy concentration at the surface of the solutions as a function of the oxygen pressure and zirconium concentration. The anionic sublattice was shown to follow an ideal thermodynamic behaviour, the oxygen vacancy concentration being proportional to PO2−1/6. By comparing the experimental and theoretical variations of the oxygen vacancy concentration versus the zirconium concentration, we found that the cationic sublattice was well described by a nonideal (regular) model in which the activity coefficients of the structural elements CeCex, ZrCex and of the associated defect (ZrCe, CeCe′)′ are different from 1.

Published
2000
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24. NOx adsorption onto dehydroxylated or hydroxylated tin dioxide surface. Application to SnO2-based sensors

Author

Laurent Périer-Camby, E. Leblanc, M. Primet, Patrick Gélin, R. Gibert, Gérard Thomas, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire d'Application de la Chimie à l'Environnement (LACE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Claude Bernard Lyon I (LACE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), and Université de Lyon-Université de Lyon

Subjects
Denticity, Thermal desorption spectroscopy, Inorganic chemistry, Hydroxyl groups, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Fourier transform spectroscopy, chemistry.chemical_compound, Adsorption, Materials Chemistry, NO2 adsorption, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Instrumentation, NOx, Sensors, Chemistry, Tin dioxide, Metals and Alloys, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Tin oxide, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, DRIFT spectroscopy, Diffuse reflection, TPD, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; SnO2-based sensors present strong interactions with NOx-containing atmospheres. For this reason, it is fundamental to identify the nature of the adsorbed species resulting from the interaction of NO and NO2 with the tin oxide surface. This aspect has been studied in literature by Temperature Programmed Desorption (TPD). To state more precisely structures of adsorbed species, we link TPD with Diffuse Reflectance Fourier Transform Spectroscopy (DRIFTS). Concerning NO2 adsorption, DRIFTS experiments indicate the formation of monodentate nitrato species at room temperature. By increasing the temperature, a conversion of adsorbed species is observed. The nature of surface groups is discussed. In the presence of hydroxyl groups (two different OH groups are evidenced), the formation of hydrogeno nitrates is detected.

Published
2000
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25. Evolution and modelling of compacted binary mixture porosity. Application to pharmaceutical tablets

Author

Jean-Claude Masteau, Gérard Thomas, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN

Subjects
Work (thermodynamics), ketoprofen, Materials science, Stereochemistry, Component (thermodynamics), Compaction, Thermodynamics, Compression (physics), pharmaceutical tablets, Biochemistry, Dosage form, Physical property, lactose, modelling porosity, Vacancy defect, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, mixture laws, Porosity
Abstract

National audience; The purpose of this work consists in following physical property variations in relation with geometrical textural parameters during pharmaceutical component compaction. Models are developed to explain porosity variations of granular media submitted to increasing uniaxial pressure. These models are based on reaction mechanisms analogous to these presented in quasi chemical descriptions. Vacancy annihilation occurring when pressure increases is studied in two cases (with or without internal grain porosity). Reaction mechanisms describing different granular rearrangement phenomena are proposed. The behaviour of pure compounds as well as that of binary mixtures are studied from a theoretical point of view, and the model results proposed in this case are compared with the ones derived from experiments. In particular mixtures of one excipient, lactose, and one active principle, ketoprofen, are analysed in order to estimate porosity evolution of such mixtures, and determine mixture effects on tablet properties. The prediction limits which could be done by mixture models giving an expected behaviour starting from pure components only are discussed.

Published
1999
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26. Textural and phase stability of CexZr1−xO2 mixed oxides under high temperature oxidising conditions

Author

Michèle Pijolat, Gerardo Colón, Françoise Valdivieso, José J. Calvino, Richard T. Baker, Serafín Bernal, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Química Inorgánica (DCMIMQ), Universidad de Cádiz (UCA), Universidad de Cádiz (Departamento de Ciencia de Materiales, Ingenieria Metallurgica y Quimica Inorganica, and Facultad de Ciencias

Subjects
Textural and phase stability, Chemistry, Sintering, Mineralogy, General Chemistry, Crystal structure, Catalysis, law.invention, Crystal, Chemical engineering, law, Specific surface area, Mixed oxide, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Calcination, Texture (crystalline), Crystallite, Crystallographic changes, Sintering process
Abstract

International audience; The textural and structural changes in several Ce-Zr mixed oxides were studied. Changes in the crystal size and specific surface area upon calcination were followed at 1223 K over time. Different gas compositions (O2, CO2 and H2O) were employed during calcination in order to better understand the sintering process in the CexZr1−xO2 system. From SBET and mean crystal size (D) curves, we have tried to obtain the kinetic parameters. In order to do that, all curves were fitted using a mathematical expression which allows the derivative and then the kinetic rates for SBET decrease and D increase with calcination time to be obtained. It was also possible to correlate these rates with the Ce content of the mixed oxide, and to obtain information about the influence of composition on the sintering process at the surface and the crystalline structure of the mixed oxides. Complementary HREM/TEM data are also presented. With the help of this technique, it has been possible to elucidate the morphological and crystallographic changes in the crystallites upon calcination of the samples under oxidising atmospheres

Published
1999
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27. Modelling to understand porosity and specific surface area changes during tabletting

Author

Jean-Claude Masteau, Gérard Thomas, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN

Subjects
education.field_of_study, Materials science, General Chemical Engineering, Population, Compaction, Specific surface area, Mineralogy, Mechanics, Modelling, Pharmaceutical technology, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, education, Porosity
Abstract

International audience; This study presents the porosity and corresponding specific surface area evolution of pharmaceutical tablets vs. compaction pressure. A model based on quasi-chemical treatments and population balances is proposed to understand these evolutions. The main phenomena, namely fragmentation and plastic deformation, which occur in pharmaceutical powder compaction, are taken into account to explain the conjugate evolution of these macroscopic properties. These phenomena are quantified through the different parameters of the model. Experimental results on tablettose, saccharose and ketoprofen tablets show a fair agreement with theoretical results, and allow us to classify the fragmentation and the plastic deformation abilities of the products.

Published
1999
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28. Influence of texture and physical mixture of UO3 and C for carboreduction of UO3 into UO2

Author

Michèle Pijolat, Florence Poncet, Françoise Valdivieso, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN

Subjects
Nuclear and High Energy Physics, Thermogravimetric analysis, Chemistry, Scanning electron microscope, diffraction, Mineralogy, chemistry.chemical_element, Grinding, UO3, chemistry.chemical_compound, Nuclear Energy and Engineering, Chemical engineering, physical mixture, Particle-size distribution, X-ray crystallography, carboreduction, Uranium oxide, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science, Texture (crystalline), texture, Carbon
Abstract

International audience; The carboreduction of UO3 into UO2 has been studied with an excess of carbon (C/U=3 mole ratio). The results of thermogravimetric (TG) studies, X-ray diffraction (XRD) and SEM reveal that the carboreduction depends upon the texture and the physical mixture of the precursors UO3 and carbon. Indeed, optimal carboreduction was obtained with an improvement of UO3 and carbon grains contacts during the reduction. The preparation of the mixture (UO3 + 3C) has been optimised by a slight manual grinding.

Published
1998
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29. Reduction of uranium oxide U3O8 to UO2 by hydrogen

Author

Michel Soustelle, Michèle Pijolat, Françoise Valdivieso, Catherine Brun, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN

Subjects
Rate-limiting step, Hydrogen, Chemistry, Inorganic chemistry, Uranium dioxide, Kinetic rate, chemistry.chemical_element, Uranium trioxide reduction, General Chemistry, Partial pressure, Condensed Matter Physics, Rate-determining step, Thermogravimetry, Reduction (complexity), chemistry.chemical_compound, Uranium trioxide, Uranium oxide, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science
Abstract

International audience; The reduction of U3O8 by hydrogen at 510 °C has been studied by thermogravimetry. After a first reduction to UO2, the sample is oxidised; then the analysis of the shape of the kinetic curves of a second reduction leads to the determination of the specific growth rate, according to a contracting-sphere model provided that the rate-limiting step occurs on the external surface of the particles. A mechanism of reduction is then proposed which accounts for the observed variations of the rate with the partial pressure in hydrogen.

Published
1997
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30. Experimental methods useful in the kinetic modelling of heterogeneous reactions

Author

Michel Soustelle, Michèle Pijolat, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN

Subjects
Series (mathematics), Kinetic model, Chemistry, General Chemistry, Function (mathematics), Condensed Matter Physics, Kinetic energy, Space (mathematics), Modelling, Chemical kinetics, Theoretical physics, Reactance, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science, Statistical physics, Experimental methods, Heterogeneous reaction, Reaction kinetics
Abstract

International audience; A theorem on the separation of models is reported which shows how it may be possible to describe the kinetics of a reaction involving a solid: a physico-chemical model in which 'reactivity' has been defined, and a geometrical model to which a 'space function' corresponds. Then a series of rigorous experimental methods based on this theorem are presented. Their use improves and validates the kinetic modelling of a heterogeneous reaction.

Published
1997
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31. Synthesis of barium titanium oxide from barium sulphate and anatase: Study of equimolar mixtures under different atmospheres

Author

Franck Lebeau, Michèle Pijolat, Françoise Valdivieso, J.C Thieblemont, Jean-François Baumard, CEA Cardache, DESD/SEP/SETED, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Procédés et REactivité des Systèmes Solide-gaz, Instrumentation et Capteurs (PRESSIC-ENSMSE), Axe 1 : procédés céramiques, Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS), Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA Cadarache, ENSCI, LMCTS, and URA CNRS 320

Subjects
Anatase, Materials science, Inorganic chemistry, chemistry.chemical_element, Barium sulphate, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, 7. Clean energy, law.invention, Atmosphere, Synthesis, Barium titanium oxide, law, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science, Calcination, Radioactive waste, Helium, Barium, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 0104 chemical sciences, Titanium oxide, chemistry, 13. Climate action, 0210 nano-technology, Nuclear chemistry
Abstract

International audience; To enable the ceramization of a barium sulphate-rich radioactive waste the synthesis of barium titanium oxide is studied by using anatase and barium sulphate. As a function of the calcination atmosphere, helium (or air) and Ar/H2, two reactions are studied. A mechanism of barium titanium oxide synthesis in helium (or in air) is proposed.

Published
1997
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32. Kinetic study of a way of solid state synthesis of barium titanate

Author

Michèle Pijolat, Françoise Valdivieso, Michel Soustelle, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
solid state synthesis, Reaction mechanism, General Chemical Engineering, Inorganic chemistry, Thermodynamics, chemistry.chemical_element, reaction path, thermogravimetry, Oxygen, Industrial and Manufacturing Engineering, Isothermal process, chemistry.chemical_compound, barium titanate, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, partial pressures oxygen, barium nitrate, partial pressures nitrogen monoxide, titanium dioxide, Applied Mathematics, General Chemistry, Partial pressure, Thermogravimetry, chemistry, Titanium dioxide, Barium titanate, Barium nitrate
Abstract

International audience; The aim of this work is to study a way of solid state synthesis of barium titanate, from barium nitrate and titanium dioxide. The reaction path has first been identified, i.e. the intermediate phases that can appear during the reaction, from a thermodynamical and experimental point of view. Experimental conditions of temperature and partial pressures of nitrogen monoxide and oxygen (which are the main gases released during the reaction) have been chosen such as BaTiO3 is the stable phase. The experimental kinetic curves have been obtained using thermogravimetry, in isothermal conditions, under controlled partial pressures of nitrogen monoxide and oxygen. These gases have an inhibiting effect on the reaction. A qualitative interpretation of the transformation is proposed, as well as a geometrical modeling that leads to the variations of the fractional conversion with time.

Published
1996
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33. Kinetic study and modeling of coarsening in a BaTiO3 powder at 850 °C

Author

Claude Magnier, Michèle Pijolat, Françoise Valdivieso, Michel Soustelle, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Centre de Recherches d'Aubervilliers, Rhône-Poulenc Recherches, and Centre de Recherche d'Aubervilliers Rhône-Poulenc

Subjects
BaTiO3, Materials science, Barium titanate, Gaseous atmosphere, Kinetic model, Vapour pressure of water, Kinetics, Inorganic chemistry, specific surface area, General Chemistry, Condensed Matter Physics, Kinetic energy, Crystallographic defect, chemistry.chemical_compound, Chemical engineering, chemistry, Specific surface area, point defects, gaseous atmosphere, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, General Materials Science, water vapour pressure
Abstract

International audience; The influence of the gaseous atmosphere and the Ba/Ti ratio on the decrease in specific surface area in a BaTiO3 powder was studied at 850 °C. A model involving elementary steps and the BaTiO3 point defects was proposed to quantitatively account for the accelerating effect of the water vapour pressure and the Ba/Ti ratio.

Published
1996
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34. Transformation of cerium(<scp>III</scp>) hydroxycarbonate into ceria. Part 2.—Experimental study of the growth rate

Author

Michèle Pijolat, Jean-Paul Viricelle, Michel Soustelle, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN

Subjects
Chemistry, nucleation, Inorganic chemistry, cerium(III) hydroxycarbonate, Nucleation, chemistry.chemical_element, specific rate of growth, 02 engineering and technology, Partial pressure, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Oxygen, solid-gas reaction, ceria, 0104 chemical sciences, Cerium, Chemical engineering, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Growth rate, Physical and Theoretical Chemistry, Mampel's model, 0210 nano-technology, oxygen, Rate of growth
Abstract

International audience; The variation of the specific rate of growth of ceria from cerium(III) hydroxycarbonate through a solid-gas reaction involving oxygen has been determined using an experimental method which consisted of modifying one of the chemical stresses (a partial pressure) during an experiment, whilst keeping the other partial pressures constant. The specific rate of growth and nucleation of ceria previously obtained from Mampel's model were confirmed. Another application was to ensure that, under the experimental conditions of the study, nucleation and growth of ceria from the solid-gas reaction were the only processes to be taken into account in the mass balance of the transformation.

Published
1995
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35. Thermal Stability of Zirconia as a Catalyst Support: Kinetics and Modelling

Author

Alain Methivier, Michèle Pijolat, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, and MP-JC-139.pdf

Subjects
partial pressures of oxygen, chemistry.chemical_element, Mineralogy, Crystal growth, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Modelling, Catalysis, chemistry.chemical_compound, Tetragonal crystal system, tetragonal crystallites, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Thermal stability, Cubic zirconia, adsorption of water molecules, Physical and Theoretical Chemistry, monoclinic crystallites, Zirconium, Zirconium dioxide, 021001 nanoscience & nanotechnology, catalytic effect of water vapour, 0104 chemical sciences, Kinetics, chemistry, Chemical engineering, partial pressures of water, zirconium dioxide, desorption of water molecules, Crystallite, 0210 nano-technology, Monoclinic crystal system
Abstract

International audience; The textural changes of two zirconium dioxide powders, one containing only tetragonal crystallites and the other a mixture of monoclinic and tetragonal crystallites, were investigated. The crystallite size increase was followed by means of X-ray diffraction line broadening for powders annealed in a controlled gaseous atmosphere at 600 and 770°C, in order to establish the variations of its experimental rate versus partial pressures of water and oxygen. An accelerating influence of water vapour was observed for both powders. A model, based on a catalytic effect of water vapour, and involving six elementary steps, was proposed in order to calculate theoretical rates within the approximation of the rate-limiting step. The comparison between the experimental and theoretical rate laws attests to the validity of the model and defines the most probable rate-limiting step: tetragonal crystallite growth proceeds at a rate controlled either by adsorption (or desorption) of water molecules or diffusion of hydroxyl groups: monoclinic crystallite growth is controlled by the diffusion of zirconium ions.

Published
1993
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36. Development of Single Chamber Solid Oxide Fuel Cells (SCFC)

Author

Christophe Pijolat, Geoffroy Gadacz, Sorina Udroiu, Michèle Pijolat, Jean-Paul Viricelle, Centre SPIN, École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), SPIN/MICC, SPIN/PROCESS, Département Microsystèmes, Instrumentation et Capteurs Chimiques (MICC-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE)

Subjects
Materials science, Hydrogen, 020209 energy, Oxide, Energy Engineering and Power Technology, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Electrolyte, BSCF, 7. Clean energy, law.invention, chemistry.chemical_compound, law, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, LSM, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, SOFC, SSC, Renewable Energy, Sustainability and the Environment, Open-circuit voltage, Nickel oxide, 021001 nanoscience & nanotechnology, Cathode, Anode, chemistry, Chemical engineering, Fuel Cell, Physical Sciences, GDC, Solid oxide fuel cell, Single Chamber, 0210 nano-technology, Solid Oxide Fuel Cell, Nuclear chemistry
Abstract

International audience; Single Chamber Solid Oxide Fuel Cells (SCFC) have been prepared using an electrolyte as support (Ce0.9Gd0.1O1.95 named GDC). Anode (Ni-GDC) and different cathodes (Sm0.5Sr0.5CoO3 - SSC, Ba0.5Sr0.5Co0.2Fe0.8O3 - BSCF, and La0.8Sr0.2MnO3 - LSM) were placed on the same side of the electrolyte. All the electrodes were deposited using screen-printing technology. A gold collector was also deposited on the cathode to decrease the over-potential. The different materials and fuel cell devices were tested under propane / air mixture, after a preliminary treatment under hydrogen to reduce the as-deposited nickel oxide anode. The results show that SSC and BSCF cathodes are not stable in these conditions, leading to a very low open circuit voltage (OCV) of 150mV. Although LSM material isn't the more adequate cathode regarding its high catalytic activity towards hydrocarbon conversion, it has a better chemical stability than SSC and BSCF. Ni-GDC-LSM SCFC devices were elaborated and tested; an open circuit voltage of nearly 750mVcould be obtained with maximum power densities around 20mW.cm-2 at 620°C, under air-propane mixture with C3H8/O2 ratio equal to 0.53 .

Published
2010
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37. Development of a Ni-CGO cermet anode for a single chamber SOFC operating under an O2/C3H8 mixture

Author

Gadacz, Geoffroy, STAR, ABES, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Microsystèmes, Instrumentation et Capteurs Chimiques (MICC-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, and Jean-Paul Viricelle

Subjects
[SPI.OTHER]Engineering Sciences [physics]/Other, Ni, Heterogeneous catalysis, Mesures Van der Pauw, [SPI.OTHER] Engineering Sciences [physics]/Other, Cermet, CGO, Four points measurements, Van der Pauw, Sérigraphie, Catalyse hétérogène, Propane, Single chamber, Fuel Cell, Monochambre, Oxidation, Pile à combustible, SOFC, Oxydation, Screen-printing
Abstract

This work is devoted to the development of a single chamber SOFC. Unlike a conventional SOFC, this type of fuel cell has no physical separation between the anodic and cathodic compartments. An oxygen and hydrocarbon mixture is injected directly on the overall fuel cell, including the electrolyte, the anode and the cathode. The cathode must have a high selectivity to the oxygen reduction, and the anode to the hydrocarbon oxidation. This device allows to avoid the conventional devices sealing problems, but the electrodes materials must fit with restrictive catalytic criterions. The study has been conducted with a cermet anode type, composed of nickel and gadolinia doped ceria (CGO). The selected hydrocarbon was the propane. The goal of this work is to understand physico-chemical processes taking place at the anode in order to optimize the operating conditions of the fuel cell, in an O2 / C3H8 mixture. The catalytic properties of nickel and CGO powders were determined as a function of temperature and O2 / C3H8 ratio. After optimization of the anode screen-printing conditions preparation on a CGO support, electrical measurements were done using the Van der Pauw method under different O2 / C3H8 mixtures as a function of temperature. The results of catalytic and electrical measurements show a limiting operating temperature, which depends on the O2 / C3H8 ratio. Below this limiting temperature, the nickel is oxidized and principally catalyses the total oxidation of the propane. Above this limiting temperature, nickel remains into its metallic state and preferentially catalyses the partial oxidation of the propane. These results are also corroborated to thermodynamics calculations, which show that at low temperature, the oxidation of nickel is the most favourable reaction. Some oscillations of the conductivity have been observed. Oscillations of electrical conductivity and temperature allowed proposing a reaction mechanism based on carbon deposition and oxidation. Finally, complete single chamber devices have been elaborated using a BSCF (Ba0,5Sr0.5Co0,8Fe0,2O3) cathode and tested., Cette étude est dédiée au développement d’une anode pour une pile à combustible SOFC monochambre. Ce dispositif ne présente pas de séparation physique entre les compartiments anodique et cathodique, contrairement à une pile conventionnelle. Un mélange contenant de l’oxygène et un hydrocarbure est directement injecté sur l’ensemble du dispositif comprenant électrolyte, anode et cathode. La cathode doit être sélective à la réduction de l’oxygène et l’anode à l’oxydation de l’hydrocarbure. Ce dispositif permet donc de s’affranchir des problèmes d’étanchéité des dispositifs conventionnels mais les matériaux d’électrode doivent répondre à des critères catalytiques restrictifs. L’étude a été réalisée avec une anode de type cermet composée de nickel et d’oxyde de cérium gadolinié (CGO). L’hydrocarbure choisi est le propane. L’objectif du travail est de comprendre les phénomènes physico-chimiques se produisant à l’anode afin d’optimiser les conditions de fonctionnement de la pile monochambre, sous mélange O2 / C3H8. Pour cela, les propriétés catalytiques des poudres de nickel et de CGO ont été déterminées en fonction de la température et du rapport O2 / C3H8. Après avoir optimisé les paramètres de préparation des anodes par sérigraphie sur électrolyte support (CGO), des mesures de conductivité électrique par méthode Van der Pauw ont été réalisées également sous différents mélanges O2 / C3H8 en fonction de la température. La confrontation des résultats (propriétés catalytiques et électriques) a permis de mettre en évidence l’existence d’une température limite de fonctionnement, qui dépend du rapport O2 / C3H8. En-dessous de cette température limite, le nickel s’oxyde et l’anode catalyse principalement l’oxydation totale du propane. Au-dessus de cette température limite, le nickel reste sous la forme métallique et catalyse préférentiellement l’oxydation partielle du propane. Ces résultats sont également corroborés à des calculs thermodynamiques, qui mettent en évidence que la réaction préférentielle à basse température est l’oxydation du nickel. Des phénomènes d’oscillations de la conductivité électrique et de la température ont permis de proposer un mécanisme réactionnel basé sur le dépôt et l’oxydation de carbone. Enfin, des dispositifs complets monochambre ont été élaborés en utilisant une cathode BSCF (Ba0,5Sr0.5Co0,8Fe0,2O3) et testés.

Published
2010

38. Ce que le jour doit à la nuit

Author

Peres, Véronique, Toucas, Andrée-Aimée, Bernard Guy, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
contraste "noir/blanc, [SPI.GPROC] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, contradiction, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, [SHS.ART] Humanities and Social Sciences/Art and art history, [SHS.ART]Humanities and Social Sciences/Art and art history, couleurs, contraste "noir/blanc", art
Abstract

National audience; Pour beaucoup de peintres, l'opposition du noir et du blanc suffit à dire l'essentiel. En observant le carré noir sur fond blanc de Malevitch, nous pouvons comprendre cette œuvre comme une image sacrée, une représentation iconique détachée de la terre (un pur espace). Magritte donne une autre lecture de l'opposition Noir Blanc dans son tableau l'empire des lumières qui présente une variation sur le jour et la nuit. Ce tableau est fait d'azur et de lumière noire sans aucun mélange. Ce n'est pas du clair obscur mais la juxtaposition de la clarté et de la noirceur. Malgré il reste une image crédible, habitable. En littérature, Pierre Corneille dans Le Cid en 1636 fait déjà un clin d'œil à cette opposition Noir Blanc : " Cette obscure clarté qui tombe des étoiles ". On voit à travers les interrogations que suscite l 'un des plus célèbre poème de Baudelaire la difficulté de décrire par une expression concrète une couleur.

Published
2010

39. A detailed TEM and SEM study of Ni-base alloys oxide scales formed in primary conditions of pressurized water reactor

Author

Michèle Pijolat, Stéphane Perrin, Frantz Martin, Régine Molins, Loïc Marchetti, Mohamed Sennour, Centre des Matériaux (MAT), MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse (LECA), Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement (SCCME), Département de Physico-Chimie (DPC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, MINES, ParisTech, CEA, Centre des Matériaux (CDM), Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Mines Paris, Universit´e PSL, Centre des Mat´eriaux (MAT), UMR7633 CNRS, 91003 ´Evry, France, CEA, DEN, DPC, SCCME, Laboratoire d’Etude de la Corrosion Aqueuse, F-91191 Gif-sur-Yvette, France, and LPMG-UMR CNRS 5148 , Centre SPIN, Ecole Nationale Supérieure des Mines, 158 Cours Fauriel, F-42023 Saint-Etienne, France

Subjects
Nuclear and High Energy Physics, Materials science, nickel-based alloys, Scanning electron microscope, 020209 energy, Alloy, Oxide, Nucleation, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Substrate (electronics), engineering.material, high pressure water, high temperature, [SPI]Engineering Sciences [physics], chemistry.chemical_compound, oxide film, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, pressurized water reactors, SG, General Materials Science, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, corrosion, Metallurgy, Spinel, PWR, 021001 nanoscience & nanotechnology, Nickel, Nuclear Energy and Engineering, chemistry, Chemical engineering, SEM, engineering, TEM, steam generators, Crystallite, 0210 nano-technology
Abstract

The oxide film formed on nickel-based alloys in pressurized water reactors (PWR) primary coolant conditions (325 °C, aqueous media) is very thin, in the range of 1–100 nm thick, depending on the surface state and on the corrosion test duration. The nature and the structure of this scale have been investigated by Transmission Electron Microscopy (TEM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). TEM observations revealed an oxide layer divided in two parts. The internal layer was mainly composed of a continuous spinel layer, identified as a mixed iron and nickel chromite (Ni (1− x ) Fe x Cr 2 O 4 ). Moreover, nodules of Cr 2 O 3 , with a size about 5 nm, were present at the interface between this spinel and the alloy. No chromium depletion was observed in the alloy, at the alloy/oxide interface. The external layer is composed of large crystallites corresponding to a spinel structure rich in iron (Ni (1− z ) Fe (2+ z ) O 4 ) resulting from precipitation phenomena. SEM and TEM observations showed a link between the nucleation and/or the growth of crystallites of nickel ferrite and the crystallographic orientation of the substrate. A link between the presence of surface defects and the nucleation of the crystallites was also underlined by SEM observations. Partially hydrated nickel hydroxide, was also observed by TEM in the external scale. Based on these results, some considerations about the mechanism of formation of this oxide layer are discussed.

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2010
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40. Photoelectrochemical study of nickel base alloys oxide films formed at high temperature and high pressure water

Author

Michèle Pijolat, Stéphane Perrin, Frantz Martin, Loïc Marchetti, Yves Wouters, Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse (LECA), Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement (SCCME), Département de Physico-Chimie (DPC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, CEA //Université Joseph Fourier de Grenoble, and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Materials science, Band gap, 020209 energy, General Chemical Engineering, Photoelectrochemistry, Oxide, Analytical chemistry, Mineralogy, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, engineering.material, chemistry.chemical_compound, Nickel base alloys, Phase (matter), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrochemistry, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Oxide film, Photocurrent, Semiconducting properties, PWR primary medium, business.industry, Spinel, 021001 nanoscience & nanotechnology, Nickel, Semiconductor, chemistry, engineering, 0210 nano-technology, business
Abstract

International audience; The oxide film formed on nickel base alloys at high temperature and high pressure water exhibits semi-conducting properties evidenced by photocurrent generation when exposed to monochromatic light. The use of macro- and micro-photoelectrochemical techniques (PEC and MPEC) aims to identify the different semiconductor phases and their distribution in the oxide film. Three different nickel base alloys were corroded in recirculation loop at 325 °C in pressurised water reactor primary coolant conditions for different exposition durations. PEC experiments on these materials enable to obtain macroscopic energy spectra showing three contributions. The first one, with a band gap around 2.2 eV, was attributed to the presence of nickel hydroxide and/or nickel ferrite. The second one, with a band gap around 3.5 eV, was attributed to Cr2O3. The last contribution, with a band gap in the range of 4.1–4.5 eV, was attributed to the spinel phase Ni1−xFexCr2O4. In addition, macroscopic potential spectra recorded at different energies highlight n-type semi-conduction behaviours for both oxides, Cr2O3 and Ni1−xFexCr2O4. Moreover, MPEC images recorded at different energies exhibit contrasted regions in photocurrent, describing the distribution of nickel hydroxide and/or nickel ferrite and Cr2O3 in the oxide film at a micron scale. It is concluded that PEC techniques represent a sensitive and powerful way to locally analyse the various semiconductor phases in the oxide scale.

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2010
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41. Speciation of Cd and Pb in dust emitted from sinter plant

Author

M. Depoux, Y. Noack, Jérôme Rose, J. L. Hazemann, M. L. Sammut, E. Fiani, Olivier Proux, A. Ziebel, Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (LGIT), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Matériaux, Rayonnements, Structure (MRS), Institut Néel (NEEL), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Matériaux, Rayonnements, Structure (NEEL - MRS), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Pollution, Environmental Engineering, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Health, Toxicology and Mutagenesis, media_common.quotation_subject, Industrial Waste, chemistry.chemical_element, 010501 environmental sciences, 01 natural sciences, Chloride, Industrial waste, chemistry.chemical_compound, Metals, Heavy, medicine, Soil Pollutants, Environmental Chemistry, Solubility, [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, 0105 earth and related environmental sciences, media_common, Air Pollutants, Cadmium, Public Health, Environmental and Occupational Health, Trace element, General Medicine, General Chemistry, Lead, chemistry, Steel, 13. Climate action, Environmental chemistry, Carbonate, Leaching (metallurgy), Environmental Monitoring, medicine.drug
Abstract

International audience; Many studies have provided evidence of the impact of heavy metals in atmospheric emission. Sinter plants represent the first step in steel production, and are important emitters of Cd and Pb. The toxicity of these two metals depends above all on their speciation. Particles collected before and after the filtration system were analysed to determine the Cd- and Pb-bearing phases, using analytical tools such as XRF, EXAFS or ICP-AES and chemical leaching (sequential extractions adapted to steel dusts). Results show that Pb is associated with carbonate and Cd with chloride. These two types of speciation lead to high solubility under common environmental conditions, which may produce impacts on the environment and health. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Published
2010
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42. Nickel based anodes for single chamber solid oxide fuel cells : a catalytic study

Author

Michèle Pijolat, Christophe Pijolat, Jean-Paul Viricelle, Geoffroy Gadacz, Sorina Udroiu, Département Microsystèmes, Instrumentation et Capteurs Chimiques (MICC-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), SPIN/MICC, Procédés et REactivité des Systèmes Solide-gaz, Instrumentation et Capteurs (PRESSIC-ENSMSE), Laboratoire Georges Friedel (LGF-ENSMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
electrical conductivity measurements, Materials science, anode, 020209 energy, Inorganic chemistry, Ce0.9Gd0.1O1.95, Oxide, chemistry.chemical_element, propane, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, Oxygen, Catalysis, Metal, chemistry.chemical_compound, Propane, Oxidation state, Nickel, 0502 economics and business, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Materials Chemistry, Electrochemistry, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, SOFC, 050207 economics, solid oxide fuel cells, Renewable Energy, Sustainability and the Environment, 05 social sciences, C3H8 oxidation, Cermet, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Anode, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry, visual_art, catalytic study, visual_art.visual_art_medium, single chamber, 0210 nano-technology, oxygen
Abstract

International audience; Single chamber solid oxide fuel cells (SCFC) are an alternative concept to traditional SOFC's. Conventional anodes, which consist of a cermet of metallic Ni and ionic conductor, have to work under a mixture of hydrocarbon and oxygen. This paper presents a catalytic study of C3H8 oxidation by Ce0.9Gd0.1O1.95 and nickel. The influence of temperature and oxygen to propane ratio on the nickel oxidation state are clarified thanks to catalytic tests and electrical conductivity measurements. The results show that the temperature must be higher than a critical value in order to maintain the nickel particles in the metallic state. Furthermore, at high temperature, the conversion of the initial mixture leads to the water-gas-shift equilibrium.

Published
2010
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43. CIN4: a software tool for simulation of heterogeneous reactions at a reactor scale based on a micro-meso-macro coupling

Author

Favergeon, LoÏc, Jacques, Morandini, Jacquier, Sandra, Pijolat, Michèle, Soustelle, Michel, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, ASTEK Rhône-Alpes, ASTEK, Nicolas Roche, ANR: 'IPAPI' (Improving the Properties of Active Pharmaceutical Ingredients), ref. 07-BLAN-0183,'IPAPI' (Improving the Properties of Active Pharmaceutical Ingredients), ref. 07-BLAN-0183, Toucas, Andrée-Aimée, and Blanc - IPAPI-Improving the Properties of Active Pharmaceutical Ingredients - - IPAPI2007 - ANR-07-BLAN-0183 - BLANC - VALID

Subjects
[SPI.GPROC] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, kinetics, multi-scale, heat and mass transfers, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, simulation
Abstract

National audience; Understanding the industrial reactors behavior is a difficult task in the case of solid state reactions such as solid-gas reactions. Indeed the solid phase is a granular medium through which circulate gaseous reactants and products. The properties of such a medium are modified in space and time due to reactions occurring at a microscopic scale. The thermodynamic conditions are driven not only by the operating conditions but also by the heat and mass transfers in the reactor. CIN4, a multiphysic software resulting from the collaboration between ASTEK and EMSE, offers the resolution of the thermohydraulic equations combined with kinetic laws which describe the heterogeneous reactions. The heat and mass transfers terms entering in the balance equations at a macroscopic scale depend on the kinetics evaluated at the microscopic scale. These equations give the temperature and partial pressure in the reactor, which in turn influence the microscopic kinetic behavior.

Published
2009

44. De l'analyse critique des modèles cinétiques usuels des réactions solide-gaz vers ClN3, un logiciel de simulation et d'interprétation des expériences

Author

Pijolat, Michèle, Favergeon, LoÏc, Soustelle, Michel, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Nicolas Roche, and Toucas, Andrée-Aimée

Subjects
solide, réaction chimique, cinétique, [SPI.GPROC] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, logiciel, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, simulation
Abstract

National audience; Depuis de nombreuses années, les modèles analytiques utilisés pour l'interprétation des courbes cinétiques alpha(t) relatives aux transformations chimiques de solides (isotherme, isobare) (décompositions thermiques, réduction d'oxydes par un gaz, etc ...) reposent sur des hypothèses très restrictives conduisant à une équation de vitesse (1) où A est appelé le « terme pré-exponentiel », E est l'énergie d'activation apparente et f(alpha) est une fonction analytique qui dépend du modèle cinétique. Cet article présente d'abord une analyse critique de l'utilisation abusive de cette équation en précisant les conditions dans lesquelles elle est valable. Une nouvelle formulation plus générale de la vitesse est ensuite explicitée sur la base d'hypothèses relatives aux processus de germination et de croissance de la nouvelle phasedécrite par l'équation(2) E(t) pouvant être une fonction analytique de la variable 'alpha" dans des cas très particuliers de germination ou croissance instantanée, et la variable 'phi" étant une fonction des contraintes thermodynamiques (pression, température, ...). Dans le cas général où les processus de germination et croissance sont concomitants, deux familles de modèles sont envisagées selon que la croissance est isotrope ou anisotrope. En particulier, les modèles de germination-croissance sont basés sur l'apparition des germes en surface des grains, conformément à la réalité physique, contrairement aux lois d'Avrami (germination en volume, volume infini) qui peuvent conduire après approximation à des équations de vitesse de type (1). L'équation (2) offre la possibilité de calculer une quarantaine de modèles cinétiques différents, incluant ceux relatifs à l'équation (1). Afin de visualiser l'allure des courbes cinétiques calculées et de les comparer aux courbes expérimentales, un outil de simulation a été développé : CIN3 (IDDN N° FR001130014.000.SP.2009.000.30625). Des simulations basées sur des réactions étudiées au laboratoire sont présentées afin d'illustrer les potentialités du logiciel CIN3.

Published
2009

45. Determination of size distribution and chemical composition of fine particulate emissions from cement plants

Author

Laffaire, D., Fraboulet, I., SOPHIE SOBANSKA, Tack, K., Fiani, E., Le Bihan, O., Laboratoire Avancé de Spectroscopie pour les Intéractions la Réactivité et l'Environnement - UMR 8516 (LASIRE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centrale Lille Institut (CLIL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille, Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques (INERIS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets (CBMN), Université de Bordeaux (UB)-École Nationale d'Ingénieurs des Travaux Agricoles - Bordeaux (ENITAB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry
Published
2009

46. Application of a magnetic suspension balance to the oxidation study of the zirconium based alloys under high pressurewater vapour

Author

Y. Dali, P. Bossis, M. Tupin, Michèle Pijolat, F. Valdivieso, Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Microscopie et d'Etudes de l'Endommagement (LM2E), Service d'Etudes des Matériaux Irradiés (SEMI), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay

Subjects
[SPI.OTHER]Engineering Sciences [physics]/Other, Thermogravimetric analysis, magnetic suspension, oxidation, chemistry.chemical_element, Mineralogy, 02 engineering and technology, thermogravimetry, 01 natural sciences, Corrosion, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Physical and Theoretical Chemistry, Composite material, Thermal analysis, steam, Zircaloy-4, Zirconium, Chemistry, Zirconium alloy, Electromagnetic suspension, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 010406 physical chemistry, 0104 chemical sciences, Thermogravimetry, high pressure, kinetics, 0210 nano-technology, Water vapor
Abstract

International audience; The fuel claddings in the Pressurised Water Reactor are corroded in water at high temperature and high pressure. The technical device ableto follow continuously the corrosion rate in conditions close to this medium does not yet exist. That is the reason why a high pressure thermogravimetric installation based on magnetic suspension has been designed to study in situ the oxidation kinetics of the zirconium based alloys under water vapour until 50 bars of pressure at 415°C. The accuracy of measurements is about 5•10–5 g under 2 bars, and 10–4 g under 50 bars. The reproducibility of measurements was verified and the deviation regarding post test weighing at room temperature is around 5•10–5 g what is clearly satisfying. Finally, the results presented in this work allow validating the high pressure thermogravimetric measurements obtained with this magnetic suspension device.

Published
2009
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47. Oxidation of a chromia-forming nickel base alloy at high temperature in mixed diluted CO/H2O atmospheres

Author

Michèle Pijolat, Céline Cabet, Krzysztof Wolski, Fabien Rouillard, Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement (SCCME), Département de Physico-Chimie (DPC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Département Mécanique physique et interfaces (MPI-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SMS, Plasticité, Endommagement et Corrosion des Matériaux (PECM-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SMS-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Reactor conditions, Materials science, 020209 energy, General Chemical Engineering, Alloy, Kinetics, Inorganic chemistry, Oxide, 02 engineering and technology, engineering.material, Corrosion, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Metal, chemistry.chemical_compound, Oxidation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, General Materials Science, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Superalloys, High-temperature corrosion, Metallurgy, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Chromia, Superalloy, High temperature Corrosion, chemistry, visual_art, engineering, visual_art.visual_art_medium, 0210 nano-technology, SIMS
Abstract

International audience; Corrosion of a chromia-forming nickel base alloy, Haynes 230_, has been investigated under impure helium containing a few Pa of CO and H2O at 900 °C. It has been found that this alloy reacts simultaneously with CO and H2O. Oxidation by CO has been revealed to occur mainly in the first hours. CO diffuses through the scale via short-circuit pathways and oxidizes Al, Cr and Si at the oxide/metal interface. Kinetics of CO oxidation has been investigated and several rate limiting steps are proposed. In the long term, H2O is the major oxidant of chromia-forming nickel base alloys in impure helium.

Published
2009
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48. Modelling and Simulation of Acid Gas Condensation in an Industrial Chimney

Author

Jerome Peultier, Eric Serris, Michel Cournil, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Géochimie, environnement, écoulement, réacteurs industriels et cristallisation (GENERIC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CRMC, INDUSTEEL, and Arcelor

Subjects
Waste management, General Chemical Engineering, Condensation, Acid Gas Condensation, polluting emission reduction, Modelling, Industrial Chimney, sulfur dioxide SO2, Acid gas, Environmental science, Chimney, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Simulation, dissolution of acid gases
Abstract

International audience; Coal power stations as well as waste incinerators produce humid acid gases which may condense in industrial chimneys. These condensates can cause corrosion of chimney internal cladding which is made of stainless steel, nickel base alloys or non metallic materials. In the aim of polluting emission reduction and material optimal choice, it is necessary to determine and characterize all the phenomena which occur throughout the chimney and more especially condensation and dissolution of acid gases (in this particular case, sulfur dioxide SO2).

Published
2009
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49. Controlled precipitation of an inorganic compound in solution using a polymeric matrix

Author

Gellner, Martha, Cameirão, Ana, Serris, Eric, Gruy, Frédéric, Toucas, Andrée-Aimée, Nicolas Roche, Département Géochimie, environnement, écoulement, réacteurs industriels et cristallisation (GENERIC-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Laboratoire des Procédés en Milieux Granulaires (LPMG-EMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE)

Subjects
[SPI.GPROC] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Release, morphology, dissolution, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, precipitation
Abstract

National audience; Precipitation of strontium molybdate was performed from aqueous solutions of sodium molybdate and strontium chloride in presence of hydroxypropylmethylcellulose. Three experiments were conducted: without cellulose, with dissolved cellulose and with a tablet containing cellulose and strontium chloride powder. The first one results in agglomerates of bipyramidal crystals, the second one in smaller monosized bipyramidal crystals and the last one in a mixture of bipyramidal, spherical, ellipsoidal particles and their agglomerates. Explanations based on the effect of solution viscosity are proposed.

Published
2009

50. Characterization of a cerium dioxide powder from its equilibrium with water vapour

Author

M. Prin, Michèle Pijolat, Michel Soustelle, Olivier Touret, Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Procédés et évolution des systèmes avec solides (ProcESS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN, Centre de Recherche de Rhône-Poulenc, Synthèse Minérale, and Centre de Recherches d'Aubervilliers

Subjects
education.field_of_study, Materials science, Enthalpy, Inorganic chemistry, Population, chemistry.chemical_element, thermogravimetry, Condensed Matter Physics, equilibrium, cerium dioxide powder, Standard enthalpy of formation, law.invention, water vapour, Thermogravimetry, Cerium, Adsorption, chemistry, law, isotherms, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Calcination, Physical and Theoretical Chemistry, education, Instrumentation, Water vapor
Abstract

International audience; The equilibrium between water and a cerium dioxide powder was studied by means of thermogravimetry between 373 and 573 K. The isotherms can be interpreted by the additive contribution of water adsorbed on two distinct sites which differ in their standard enthalpy of fixation and their relative population. The results agree with the model water is fixed on the ceria surface through direct bonds to cerium atoms and by hydrogen bonding to hydroxyl groups located in the micropores. The latter sites disappear following calcination at high temperature. This is confirmed by transmission electron microscopy photographs and nitrogen adsorption measurements

Published
1991
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