Effets de la radiolyse sur le transfert et la spéciation de radionucléides en milieu cimentaire adjuvanté

par Solène Legand

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Pascal Reiller et de Sandrine Therias.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes , en partenariat avec Service d'Etudes Analytiques et de Réactivité des Surfaces (laboratoire) et de Faculté des sciences d'Orsay (référent) depuis le 01-09-2019 .


  • Résumé

    Les déchets technologiques issus des laboratoires et de l'industrie électronucléaire conditionnés dans des colis de type moyenne activité vie longue (MA-VL) sont immobilisés à l'aide de mortier ou béton dont la fonction est de confiner la contamination et de constituer une protection biologique pour une partie des rayonnements émis par les radionucléides (RN) présents dans ces déchets. L'utilisation des superplastifiants comme adjuvant dans ces matériaux cimentaires implique une meilleure connaissance de leur radiosensibilité. L'effet couplé de la radiolyse et de l'hydrolyse alcaline en milieu cimentaire sur ces molécules conduit à la libération de produits de dégradation hydrosolubles (PDH). Ces PDH sont alors susceptibles de former des complexes avec certains RN et les propriétés de transfert des complexes PDH-RN au travers de ces mortiers spécifiques sont à ce jour encore mal connues. Ce projet de recherche apparaît donc de première importance pour appréhender le devenir des colis de déchets cimentés contenant des superplastifiants. Pour identifier, comprendre et prédire les phénomènes de synergie ou de compétition à prendre en compte, un programme expérimental complet est proposé : du suivi de la spéciation des complexes PDH-RN formés au contact de la solution porale des mortiers en fonction des conditions d'irradiation, aux essais ciblés de diffusion des complexes PDH-RN au travers de mortiers dégradés par irradiation. L'ensemble des données expérimentales acquises au cours de ce projet permettront à terme de proposer un modèle opérationnel afin de prédire, pour une gamme de superplastifiants industriels et de formulations cimentaires, l'impact de l'irradiation sur le transfert et la spéciation des radionucléides considérés.

  • Titre traduit

    Radiolysis effects onto radionuclides speciation and transfer through cement based materials containing superplasticizers


  • Résumé

    In the French nuclear waste management context, technological radioactive waste produced by laboratories and electronuclear industry are stabilized in Intermediate-Level Long-Lived (ILW-LL) waste package using mortar or concrete. The cement matrices are used to contain the contamination and provide a biological protection from radiations emitted by radionuclides (RN) present in the waste. In such cement materials, superplasticizers (SP) are used as admixtures to increase the manoeuvrability of the cement:water:aggregate mixture, but the behaviour of these organic macromolecules in hyper alkaline conditions, and under radiation doses exposure, is ill-defined. Superplasticizers degradation products may form complexes with radionuclides (RN) present in the radioactive waste. The mobility study of such SP-degradation-products-RN complexes through cement barriers is of outmost importance for assessing dimensioning of the disposal. To identify, understand and predict phenomena, the following experimental programme can be proposed: from an SP-degradation-products-RN complexes speciation study in cement pore solution, and as a function of radiation exposure conditions, to dedicated diffusion experiments of RN complexes through irradiated mortars. Experimental data will be part of a global modelling approach to allow predicting for a set of industrial SP and mortars the impact of irradiation on transfer and speciation of some RN of interest in the context of radioactive waste disposal.