Développement des bases théoriques nécessaires à la modélisation de la vitesse résiduelle d'altération en milieu aqueux des verres nucléaires AVM.

par Bruno Thien

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de André Ayral.

Soutenue le 03-12-2010

à Montpellier 2 , dans le cadre de Sciences Chimiques (Montpellier ; École Doctorale ; ...-2014) , en partenariat avec Institut Européen des membranes (Montpellier) (laboratoire) .

Le président du jury était Didier Tichit.

Le jury était composé de André Ayral, Nicole Godon, Stéphanie Leclercq, Enzo Curti.

Les rapporteurs étaient Philippe Vieillard, Isabelle Muller.


  • Résumé

    En milieu aqueux, les verres nucléaires AVM présentent de grandes différences de comportement à l'altération, malgré de faibles variations de composition. La vitesse résiduelle d'altération de ces verres est contrôlée par deux phénomènes, qui sont la précipitation de phases secondaires de type hectorites alumineuses, qui en altérant le gel protecteur, augmentent la vitesse résiduelle d'altération du verre, et, la diffusion de l'eau à travers un gel plus ou moins protecteur. Le magnésium, contenu dans ces verres, facilite la précipitation de ces phases secondaires, mais s'incorpore également dans le gel, augmentant son pouvoir de passivation. La prédominance de l'un ou l'autre de ces phénomènes dépend de la composition initiale du verre, du pH de la solution, des conditions d'altération. Altérés en eau souterraine de stockage (riche en Mg et Ca), les verres AVM s'altèrent moins qu'en eau pure, et ce malgré la précipitation de phases secondaires. Le calcium s'incorpore dans le gel, à la place du sodium et du magnésium, augmentant son pouvoir de passivation. Nous avons adapté le modèle géochimique d'altération des verres GRAAL, aux verres AVM. Malgré ses limites, ce modèle nous permet de rendre compte des différences de comportement entre les verres AVM, selon leur composition, ainsi que de proposer un modèle opérationnel de l'altération des verres AVM.

  • Titre traduit

    Development of basis necessary to model the aqueous residual alteration rate of AVM nuclear glasses


  • Résumé

    During their aqueous alteration, AVM French nuclear glasses exhibit a large range of behaviour, in spite of a small range of composition. AVM glasses alteration rates are controlled by two phenomena: (i) precipitation of secondary phases, mostly aluminous hectorites, and (ii) diffusion of water across a more or less protective gel. The magnesium contained in these glasses increases the precipitation of these secondary phases, leading to a partial or total dissolution of the gel layer. This dissolution increases the glass alteration rates. On the other hand, Mg also incorporates in the gel, increasing his passivation properties. The predominance of one of these two phenomena depends on the initial composition of the glass, the pH of the solution, and the alteration conditions. In presence of Bure geological disposal site water (Mg and Ca rich), AVM glasses undergo less alteration than in initially pure water, in spite of larger amounts of secondary phase precipitates. This results from incorporation of calcium in the gel instead of sodium and magnesium, improving its passivating properties. We have adapted the geochemical GRAAL model for AVM glasses. In spite of its limitations, this model allows us to describe the differences of behaviour between these glasses, in function of their composition. Moreover, GRAAL can be proposed as a basis of a future operational model for predicting the alteration of AVM glasses.


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