Incorporation du césium dans des phosphates de structure apatitique et rhabdophane : Application au conditionnement des radionucléides séparés

par Lionel Campayo

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Didier Bernache-Assollant.

Soutenue en 2003

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Dans le cadre d'un conditionnement séparé des radionucléides, deux familles de phosphates ont été étudiées pour immobiliser le césium : les apatites et les rhabdophanes. L'incorporation du césium dans les apatites génère des contraintes stériques à l'origine de la formation de phases non durables en conditions d'altération. La persistance après lixiviation d'un phosphate de formule CsCaNd(PO4)2 a conduit à s'intéresser aux propriétés de ce composé. La structure de CsCaNd(PO4)2, de type rhabdophane, est constituée de tunnels qui permettent d'accommoder les alcalins les plus volumineux. Le mécanisme réactionnel met en jeu deux intermédiaires : la monazite, NdPO4, d'une part et un phosphate non pérenne, CsCaPO4, de l'autre. Une rhabdophane contenant 10% en masse de césium révèle une stabilité thermique de 1100ʿC et une vitesse d'altération intrinsèque de 10-2 g/(mø. J) en accord avec les caractéristiques souhaitées. L'augmentation du rendement reste l'objectif prioritaire des futures études.


  • Résumé

    Two phosphate-based materials were investigated for cesium immobilization after its partitioning from spent nuclear fuel: apatites and rhabdophanes. The incorporation of cesium into the apatitic lattice creates steric stresses. These stresses induce the formation of secondary phases which are rapidly leached. The effectiveness of the cesium immobilization in this material is not therefore validated. A second phosphate CsCaNd(PO4)2 was consistently found at the end of the leach test and its properties were further characterized. The structure of CsCaNd(PO4)2, which is rhabdophane-like, is made of large channels which enable the incorporation of the largest alkaline cations. The synthesis involves two intermediates: the monazite, NdPO4, and a soluble phosphate, CsCaPO4. The study of a rhabdophane with 10 wt. % of cesium reveals satisfactory intrinsic properties: a thermal stability up to 1100ʿC and a leach rate of 10-2 g/(mø. D). The next step will be to improve the reaction yield

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  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 177-185

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