Etude de la formation du phosphate diphosphate de thorium (PDT) en milieu nitrique en vue d'une décontamination d'effluents de haute activité contenant des actinides

par Jérôme Rousselle

Thèse de doctorat en Chimie. Radioactivité, Radiochimie

Sous la direction de Nicolas Dacheux.

Soutenue en 2004

à Paris 11 .


  • Résumé

    Le fonctionnement de certaines installations nucléaires induit des effluents contenant des actinides en milieu nitrique dont la valorisation sur le plan énergétique pourrait ne pas être envisagée. Les principaux actinides rencontrés dans ces effluents sont l’uranium (VI), le neptunium (V) et le plutonium (IV). Deux voies de synthèse ont été développées et étudiées afin d’incorporer simultanément ces actinides en milieu nitrique dans l’une des matrices céramiques actuellement à l’étude : le PDT. Les deux voies de synthèse font intervenir initialement une solution contenant du thorium et les actinides considérés, en milieu nitrique, à leur plus bas degré d’oxydation stable. La première voie consiste à précipiter l’oxalate mixte de thorium et d’actinides, puis à le mélanger à une solution d’acide phosphorique. Après séchage sous argon sec, un système polyphasé est obtenu constitué majoritairement d’un nouveau composé mis en évidence au cours de ces travaux : l’oxalatophosphate de thorium et d’actinides. Ce mélange est transformé en une solution solide de PDTAn (An = U, Np et/ou Pu) par calcination à 1200°C sous argon. La seconde voie consiste à former un gel par ajout d’une solution d’acide phosphorique à la solution d’actinides en milieu nitrique. Ce gel est alors placé dans un système hermétique pendant 5 semaines à une température comprise entre 90°C et 160°C, conduisant à un précipité phosphaté pouvant contenir des actinides(IV). La solution solide de PDTAn est réalisée par calcination à 1100°C, sous air ou sous argon, du précipité. Les rendements de précipitation obtenus pour chaque actinide considéré sont tels que des procédés de décontamination d’effluents d’actinides.


  • Résumé

    Considering several activities in the nuclear industry and research, several low-level liquids wastes (LLLW) containing actinides in nitric medium must be decontaminated before being released in the environment. These liquid wastes mainly contain significant amounts of uranium(VI), neptunium(V) and plutonium(IV). In this work, two chemical ways were studied to decontaminate LLLW then to incorporate simultaneously uranium, neptunium and plutonium in the Thorium Phosphate Diphosphate (TPD). Both ways started from a nitric solution containing thorium and the actinides considered, present at their lower stable oxidation state. The first way consisted in the initial precipitation of actinide and thorium mixed oxalate. After drying the mixture containing the powder and phosphoric acid under dried argon, a polyphase system was obtained. It was mainly composed by a thorium-actinide oxalate-phosphate. This mixture was transformed into a TPDAn solid solution (An = U, Np and/or Pu) by heating treatment at 1200°C under inert atmosphere. The second way consisted in the precipitation of a precursor of TPD, identified as the Thorium Phosphate HydrogenPhosphate loaded with the actinides considered. The gel initially formed by mixing concentrated phosphoric acid solution with the nitric actinide solution was heated at 90 – 160°C in a closed PTFE container for several weeks. It led to the TPDAn solid solutions after heating at 1100°C in air or under inert argon. The efficiency of both processes was evaluated through the determination of the decontamination for each actinide considered. Considering the encouraging results obtained for both kinds of processes, some complementary studies are.

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Informations

  • Détails : 222 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2004/ROU
  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2004)5
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