Etude expérimentale et modélisation des équilibres entre phases dans le système quaternaire réciproque H2O-UO2(NO3)2, H2O2-2HNO3, UO4

par Sylvain Baudu

Thèse de doctorat en Sciences. Sciences des matériaux

Sous la direction de Richard Tenu.

Soutenue en 1997

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Richard Tenu.

mots clés

• Oxydes métalliques
• Uranium -- Composés
• Équilibre solide-liquide
• Diagrammes de phases
• Nitrates

Résumé

Le peroxyde d'uranium est un compose intermediaire utilise dans l'elaboration du combustible des centrales nucleaires. Obtenu par oxydation des ions uranyle en solution aqueuse de peroxyde d'hydrogene, il peut presenter plusieurs degres d'hydratation. Afin de definir precisement les conditions optimales de cristallisation des peroxydes d'uranium hydrates, l'etude des equilibres solide-liquide du systeme quaternaire reciproque h#2o - uo#2(no#3)#2, h#2o#2 / 2hno#3, uo#4 a ete entreprise a deux temperatures : 25 et 70c. L'experimentation a ete conduite en utilisant une methode synthetique d'analyse des systemes complexes developpee au laboratoire : l'analyse thermique isoplethique. Par suite de la decomposition du peroxyde d'hydrogene, elle a necessite la mise au point d'un protocole operatoire et d'un mode de representation appropries. La caracterisation des phases solides a ete effectuee par diffraction des rayons x, atg et calorimetrie. Les teneurs en acide et en peroxyde d'hydrogene ont ete controlees systematiquement par dosage et les masses volumiques des solutions saturees ont ete determinees en vue d'une exploitation industrielle. A 25c, les resultats mettent en evidence la precipitation du tetrahydrate du peroxyde d'uranium mais l'existence d'un domaine restreint de cristallisation d'un hydrate superieur n'est pas ecartee. A 70c, la decomposition du peroxyde d'hydrogene est telle que les equilibres ne sont plus observables. Nous avons cependant montre la coexistence des di- et tetrahydrate a cette temperature. A partir du modele quasi ideal developpe au laboratoire une etude thermodynamique des equilibres solide-liquide-vapeur a ete entreprise dans les systemes de base h#2o-h#2o#2, h#2o-hno#3 et h#2o-uo#2(no#3)#2. Outre une excellente representation des courbes d'equilibre, le modele autorise une large extrapolation et permet de preciser la structure et les proprietes thermodynamiques de ces solutions.

Titre traduit

Experimental study and modelisation of phase equilibria in the reciprocal quaternary system h#2o uo#2(no#3)#2, h#2o#2 / 2hno#3, uo#4

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