Détermination du pouvoir entartrant de l'eau d'un circuit via l'utilisation d'une microbalance électrochimique à quartz ultrasensible. - Laboratoire Interfaces et Systèmes Electrochimiques Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Scaling potential determination of water circuit by the use of a ultrasensitive crystal quartz microbalance.

Détermination du pouvoir entartrant de l'eau d'un circuit via l'utilisation d'une microbalance électrochimique à quartz ultrasensible.

Résumé

The scaling phenomenon could cause serious economic and technical problems to the cooling circuits of nuclear power plants. The objective of this work is to develop an original method, which allows rapid and in situ evaluation of the scaling potential of water. Such method should play a preventive role for optimal monitoring of the scaling risk. Three methods to test water scaling potential were examined and compared in this study: the method of Fast Controlled Precipitation (FCP), the method of electrochemical Quartz Crystal Microbalance (electrochemical QCM) and an original method of the pre-calcified microbalance (E-QCME). Indicative factors obtained by these three methods, which are representative of water scaling potential, were analyzed and compared. Based on the results of the experiments on synthetic waters of controlled quality, a relationship was established between water scaling potential and chosen indicative factors for each method. These three methods have also been coupled with X-ray Diffraction measurements, Scanning Electron Microscopy and Infrared Spectroscopy, in order to characterize the deposit formed by different methods and with different synthetic waters. The comparison between these three methods shows that the EQCM-E method possesses advantages over the FCP method and the electrochemical QCM method, which can carry out in situ measurements, on a short time scale, with a nice sensitivity, of the water scaling potential. A first group of experiments was also conducted that coupled the SAXS measurements (Small Angle X ray Scattering) with the FCP method for finer understanding of the mechanism of calcium carbonate formation and precipitation. During these experiments, in situ calcium carbonate nano clusters in metastable water were observed and characterized, before the homogeneous precipitation, which could probably play an important orle in the scaling phenomenon as precursors.
Le phénomène d’entartrage a des conséquences économiques et techniques défavorables pour le circuit de refroidissement dans les centrales nucléaires de production d'électricité. L’objectif de ce travail est de développer une méthodologie originale, qui permet d’évaluer de manière in situ et rapide, le pouvoir entartrant d’une eau. Une telle méthodologie jouerait un rôle préventif pour permettre une surveillance optimale du circuit vis-à-vis du risque d’entartrage. Pour ce faire, trois méthodes d’évaluation du pouvoir entartrant des eaux ont été examinées et comparées dans cette étude : la méthode de Précipitation Contrôlée Rapide (PCR), la méthode de microbalance à quartz (QCM) électrochimique et une méthode originale de l’Entartrage sur la microbalance pré-Entartrée (E-QCM-E). Les indicateurs représentatifs du pouvoir entartrant d’une eau donnée, obtenus par ces trois méthodes, ont été analysés et comparés. En étudiant les résultats des expériences sur des eaux synthétiques de qualité contrôlée, des relations entre le pouvoir entartrant des eaux et ces indicateurs ont été établies. Ces trois méthodes ont aussi été couplées avec les mesures de Diffraction des Rayons X, de Microscopie Electronique à Balayage et de Spectroscopie Infrarouge pour caractériser les dépôts formés par chaque méthode et avec différentes qualités d’eau. La comparaison entre ces trois méthodes a montré que la méthode d’E-QCM-E présente des avantages par rapport aux méthodes de PCR et QCM électrochimique, qui permet des mesures in situ, sur une échelle de temps courte (de l’ordre de l’heure) et suffisamment sensibles, pour évaluer le pouvoir entartrant des eaux. Lors de la thèse, des premières expériences du couplage de la mesure de SAXS (diffusion des rayons X aux petits angles) avec la méthode PCR ont également été effectuées, pour des connaissances plus fines sur les mécanismes de formation et de précipitation de carbonate de calcium, constituant majeur du tartre. Ces expériences ont permis d’observer et caractériser in situ les germes de carbonate de calcium de taille nanométrique dans une eau métastable, avant la précipitation homogène, qui jouent très probablement, en tant que précurseurs, un rôle important dans le phénomène d’entartrage.
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  • HAL Id : tel-01357841 , version 1

Citer

Yanjia Chao. Détermination du pouvoir entartrant de l'eau d'un circuit via l'utilisation d'une microbalance électrochimique à quartz ultrasensible.. Chimie théorique et/ou physique. Université Pierre & Marie Curie - Paris 6, 2013. Français. ⟨NNT : 2013PAO66273⟩. ⟨tel-01357841⟩
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