Utilisation d'apatite pour la réalisation de barrières actives dans les stockages de déchets radioactifs : Sorption du sélénium sur l'apatite

par Isabelle Ribet

Thèse de doctorat en Hydrologie et hydrogéologie quantitatives

Sous la direction de Emmanuel Ledoux.

Soutenue en 1998

à l'ENSMP .


  • Résumé

    Le concept de barrière active ne diffère de celui d'une barrière ouvragée classique, dont le but est d'assurer un certain nombre de propriétés thermo-hydro-mécaniques au niveau du champ proche des stockages profonds de déchets radioactifs, que par l'adjonction de minéraux piégés destinés à améliorer ses propriétés de rétention. En effet, en ce qui concerne l'argile, celles-ci peuvent être très faibles vis-a-vis de certains radioéléments à vie longue, en particulier ceux existant sous forme anionique comme l'iode 129 ; le technetium 99 ou le sélénium 79. La mise en œuvre de ce concept de barrière active impose d'identifier un minéral piégé pouvant fixer significativement mieux que l'argile au moins un de ces éléments. De nombreuses raisons poussent à étudier le cas de l'apatite : ce minéral (un phosphate de calcium) est connu pour sa compatibilité chimique avec un nombre extrêmement important d’éléments, ainsi que pour ses nombreuses propriétés de sorption, y compris d’espèces anioniques. On peut vérifier, en couplant l'observation d'un gisement de phosphates naturel et la modélisation de l’évolution conjuguée d'un assemblage phosphate-argile, que l'apatite est stable à très long terme dans les conditions d'un stockage. Une étude expérimentale détaillée a permis de mettre en évidence un excellent taux de rétention du sélénite, et d’établir les caractéristiques principales de la sorption de cet élément sur des apatites tant naturelles que synthétiques. Il s'agit d'un échange phosphate-sélénite que l'on peut décrire par la réaction : >hpo#4 + seo#3#2#->seo#3 + hpo#4#2#- la modélisation de l'ensemble des expériences réalisées a permis de déterminer la valeur à force ionique nulle du produit k#pc#2/k#2, ou k#p est la constante thermodynamique correspondant à l’équation d’échange, k#2 la constante thermodynamique de deprotonation des sites phosphate, et c#2 la densité de sites phosphate. Ces résultats ont été intégrés dans un code de calcul géochimique afin de démontrer les excellentes potentialités de l'apatite en tant que minéral piégé vis-a-vis du sélénium. Ces potentialités ont finalement été confirmées par un calcul couple transport-chimie qui a permis de réintégrer la dimension temporelle à l'estimation des performances opérationnelles d'une barrière active.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (282 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [193-204]

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  • Bibliothèque : Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes. Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : B10383
  • Bibliothèque : Sorbonne Université. Bibliothèque de Sorbonne Université. Section Géosciences et environnement.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T ENMP 1998 RIB
  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : EMP 146.450 CCL. TH. 903
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