Le domaine des réactions photocatalytiques hétérogènes offre une solution intéressante à divers défis écologiques. Pour exploiter ces techniques à grande échelle, il est essentiel d'étudier en profondeur les facteurs qui influencent leur efficacité. Ces facteurs comprennent notamment la transmission de la lumière dans le système, l’hydrodynamique du réacteur, les réactions chimiques spécifiques impliquées et surtout le couplage de l’ensemble de ces éléments. Dans ce sujet de thèse, la polyvalence de l’écoulement de Taylor-Couette, qui permet d’aller d’un écoulement piston à une turbulence élevée dans un même appareil tout en autorisant un éclairement élevée grâce à une rapport surface/volume maximisé, sera exploitée pour étudier ces différents phénomènes et leurs couplages. L’étude s’appuiera sur des simulations Monte Carlo et des simulations numériques directes pour décrire respectivement le comportement de la lumière et l’écoulement polyphasique dans le réacteur et ainsi identifier et étudier les paramètres d’influence tels que la structure de l’écoulement, la distribution spatiale des particules, le transport des photons et l’interactions photons-matière à l'intérieur du réacteur, sans oublier le rôle du gaz. Ces simulations seront comparées à des résultats expérimentaux obtenus sur une maquette optique dédiée et permettront d’améliorer la compréhension des couplages dans ces photoréacteurs. La thèse est située sur le centre CEA de Marcoule, proche d'Avignon, dans une équipe pluridisciplinaire résolument orientée vers les procédés pour la transition écologique. Le candidat recherché est un ingénieur et/ou titulaire d'un master 2 avec un profil généraliste désireux de jouer un rôle actif dans la transition écologique. A l’issue de cette thèse, le candidat aura une première expérience des problématiques actuelles liées à l'économie circulaire des énergies bas carbone. Ce type de profil polyvalent sera sans un aucun doute un atout pour une poursuite de carrière aussi bien dans le milieu académique que dans l’industrie.