Transport de Np(V) en milieu poreux argileux : étude du couplage entre la chimie en solution, la sorption et l'écoulement

par Christine André

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Michel Sardin.

Soutenue en 1997

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    La connaissance des propriétés de transport des radioéléments à travers les barrières de stockages est nécessaire pour évaluer leur sureté. L’objectif est de valider l'approche consistant à déduire le transit d'un radionucléide du mouvement de l'eau couplé à la chimie des espèces en solution et à leurs propriétés de sorption. Le système étudié est celui du transport du Np(V) en milieu carbonate dans un mélange de sable et d'argile Fo-Ca-7. La méthodologie expérimentale repose sur la technique chromatographique : caractérisation de l'écoulement par mesure de la distribution de temps de séjour d'un traceur de l'eau, modélisation de l'écoulement à l'aide d'un modèle convectif-dispersif avec zones stagnantes et détermination des propriétés de rétention du support poreux grâce à des expériences d'échange sodium/calcium et sodium/césium. La rétention de ces éléments est modélisée grâce un modèle d'échange d'ions avec trois sites de sorption dont les capacités et les constantes d'échange Na+/H+, Na#+/Ca²+ et Na+/Cs+ ont été déterminées. L’étude des propriétés de migration du Np(V) ont mis en évidence que la rétention du neptunium est uniquement due à NpO₂+ sur le troisième site. Ce mécanisme a été validé en faisant varier le pH et la concentration en carbonate. L’existence d'un site anionique de faible capacité d'échange a été mis en évidence par des expériences au 14C. Un traitement d'élimination de la goethite présente dans la Fo-Ca-7 montre que cet oxyde de fer n'est pas responsable de la fixation des anions ni du neptunium. Des expériences en température ont permis de déterminer des constantes thermodynamiques comme l'entropie et l'enthalpie de réaction d'adsorption du ca et du Np(V). Il ressort de ce travail qu'une connaissance précise des interactions hétérogènes en milieu poreux et de la chimie en solution permet une parfaite maitrise des propriétés de transport de radionucléides dans un large domaine de conditions physicochimiques.

  • Titre traduit

    NP(V) transport in clayey porous media : study of aquatic chemistry, sorption and flow coupling


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Informations

  • Détails : 1 vol. (280 p.)
  • Annexes : 83 réf.

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