Etude in situ de la couche d'altération de verres

In-situ study of the alteration layer of glasses

• Auteur / Autrice : Odile Zarembowitch-Deruelle
• Direction : Olivier Spalla
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Le but de ce travail etait de comprendre les mecanismes mis en jeu lors de l'alteration de verres par l'eau et les consequences sur la morphologie de la couche d'alteration, en particulier dans le cas d'un verre nucleaire, r7t7. La composition de ce verre etant complexe, il est difficile de departager l'influence des divers elements sur la cinetique d'alteration et sur la morphologie resultante. Nous avons donc synthetise des verres simplifies (5 elements maximum) pour nous servir de modeles. Apres avoir caracterise la morphologie et la structure des verres de depart, nous nous sommes interesses a leur alteration par de l'eau pure. L'etude des courbes de lixiviation degage deux points importants. D'abord, ces courbes ne reflettent pas la cinetique d'alteration mais la solubilite des differents elements a chaque instant. Ensuite, grace aux verres simplifies, on distingue trois etapes dans la lixiviation : la desalcalinisation, le rearrangement du squelette et la solubilisation des elements lourds. Enfin, on differencie deux types de couches suivant la teneur en elements lourds du verre initial. Un point important etait d'etudier la morphologie des couches alterees mouillees. Pour cela, nous avons du developper des methodologies nouvelles utilisant la thermoporometrie, la diffusion de rayonnement et la microscopie a force atomique. On confirme la distinction de deux comportements suivant la teneur en elements lourds. Les verres pauvres forment une couche de type eponge, qui s'epaissit au cours du temps. Les pores de plus en plus nombreux, finissent par former des couloirs puis des fissures. Les verres riches subissent une alteration plus lente grace au role durcisseur de zr. La couche de gel s'effondre par recondensation du silicium sur les elements lourds, conduisant a la precipitation d'entites insolubles contenant du zr et du si. Ce comportement a egalement ete observe pour r7t7. Enfin, la taille des pores varie peu suivant la composition du verre, y compris r7t7.