Influence de la température sur la rétention du sélénite par une pâte de ciment altérée et par ses phases pures constitutives

par Nathalie Macé

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Radiochimie

Sous la direction de Bernd Grambow.


  • Résumé

    Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet français de stockage de déchets radioactifs en formation géologique profonde (loi du 30/12/91). Lors de la mise en place des colis de déchets, les matériaux cimentaires (béton, mortier), envisagés par exemple, comme sur-conteneurs pour les déchets B, subiront une augmentation de température (jusqu’à 60-70°C), qui peut modifier leur cortège minéralogique et influencer leurs propriétés de rétention vis-à-vis des radionucléides. Le sélénium (79Se, T1/2 = 6,5. 105 ans), produit de fission présent dans ces colis, a été choisi pour cette étude de rétention en raison de sa sensibilité aux changements minéralogiques des pâtes cimentaires. L’objectif majeur a été d’étudier l’influence de la température sur la rétention de Se(IV) par une pâte de ciment altérée de type CEM I et par ses phases pures constitutives (portlandite, C-S-H, ettringite et hydrogrenat). Avec l’augmentation de la température, nous avons observé : 1) des changements de composition minéralogique des pâtes de ciment et des modifications des produits de solubilités des phases pures. Ces changements ont pu être prédits à partir de calculs thermodynamiques 2) une diminution de l’affinité du sélénite quel que soit le solide étudié. Ces changements ne peuvent pas être uniquement expliqués par les modifications minéralogiques et semblent être corrélés à l’évolution de la chimie en solution, en particulier à la présence de calcium et sulfate en solution. Les essais de modélisation proposés ne permettent pas d’obtenir des calculs prédictifs de qualité suffisante, mais doivent être considérés comme une étape vers la modélisation mécanistique de ces systèmes complexes.

  • Titre traduit

    Effect of temperature onto selenite sorption by thermally altered cement pastes and by pure cementitious phases


  • Résumé

    In the French design of a deep repository for radioactive waste, cementitious materials are considered as container or buffer and backfill materials in the engineered barrier system. The temperature would temporally increase from ambient to a maximum value of 70°C, due to cement hydration exothermic reactions and to the heat generation of radioactive waste. Such temperature changes could affect the cement paste mineralogy and could therefore impact radionuclides retention properties. Selenium has been chosen for the retention study, since the radioisotope 79Se (T1/2 = 6. 5 105 years) contributes to the long term hazard of radioactive waste disposal. The main objective is to study the effect of temperature on selenite sorption with thermally altered cement pastes (CEM I) and relative individual cement phases (portlandite, C-S-H, ettringite and hydrogarnet). Results show that increasing of temperature affects: 1) the mineralogical composition of thermally altered cement pastes and the ionic activity products of pure cement phases. This effect has been predicted with a thermodynamic calculation 2) the sorption properties of selenite affinity. Decreasing Rd values with temperature can not be explained only by mineralogical modification, but also by the modification of equilibrium solution composition (particularly with calcium and sulphate concentrations). The construction of a predictive and mechanistic model to describe Se(IV) sorption onto cementitious phases as a function of temperature was not possible because of a lack of sufficient data, but the present work can be considered as a step in this direction.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (221 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 195-201

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2006)300
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