Etude des phases néoformées lors de la dissolution du combustible nucléaire en condition de stockage géologique : influence des ions silicate

par Véronique Robit-Pointeau

Thèse de doctorat en Chimie. Radiochimie

Sous la direction de Bernd Grambow.


  • Résumé

    Le combustible nucléaire usé en condition de stockage géologique peut s'altérer par oxydation locale à l'interface combustible/eau sous l'influence de la radiolyse alpha. Cependant l'environnement restera réducteur par le fort pouvoir tampon redox des matériaux de champ proche (produits de corrosion du conteneur, milieu géologique). Dans ces conditions, on admet généralement que l'uranium formerait des phases secondaires d'uranium (IV). La coffinite USiO4. N(H20) pourrait être une phase d'altération appropriée à considérer (relative abondance dans les réacteurs à fission naturels d'Oklo au Gabon). Le but de ce travail a été d'évaluer la pertinence du phénomène de coffinitisation du combustible en condition de stockage. Les résultats obtenus infirment les calculs thermodynamiques. Un minéral U(IV)-Si, non répertorié, a été observé dans des conditions simulant celles du stockage géologiques à la place de la coffinite attendue. Les données thermodynamiques de la coffinite validées par l'OCDE, ont été déterminées à partir des mesures de concentration moyenne de silice dans des eaux naturelles en contact avec l'uraninite et la coffinite. Considérant que la concentration de silice est très variable dans les sites naturels, et souvent contrôlée par des phases de type calcédoine ou silice amorphe, la coffinite n'est probablement pas en équilibre dans des eaux souterraines, même pour des sites de âgés 2 milliards d'années. Basé sur l'ensemble des résultats, la coffinitisation du combustible nucléaire usé en milieu géologique profond doit être un processus extrêmement lent et ne semble pas être un processus prédominant sut les durées significatives de stockage.

  • Titre traduit

    Study of the secondary phases formed during the alteration of the spent nuclear fuel in condition of deep geological disposal : silicate species influence


  • Résumé

    Spent nuclear fuel alteration in deep storage conditions may proceed by local oxidising conditions at the fuel / water interface under influence of alpha irradiation. However, due to the strong redox buffer capacity of the near-field materials (especially the canister and the geological media), most of the near-field environment will remain reducing. Due to the relative high concentration in silica in such system, coffinite USiO4. N(H20) may be a relevant phase to consider as it has been suggested from the natural analogues observations (Oklo). The aim of this work was to assess the relevance of coffinitisation of the spent fuel phenomena. The results of the experimental work contest the thermodynamic predictions. Instead of coffinite, a new U(IV)-Si phase has been observed in water simulating storage conditions. The thermodynamic data on coffinite validated by OCDE are based on the average concentration of dissolved silica present in natural system containing uraninite and quartz. As the silica concentration in natural groundwaters is more probably controlled by minerals like chalcedony or silica gel, the coffinite present with uraninite in such systems, is probably not in equilibrium even in 2-billion-years-old geological sites. Based on the results of this study, coffinitisation of the spent nuclear fuel in deep geological disposal is not anticipated to be a dominant short term process.

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Informations

  • Détails : 1 vol., 216 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.161-178

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2005)330
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