Réactivité des bitumes d'enrobage des déchets ultimes : comparaison avec un analogue naturel

par Laurence Schlepp

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Patrick Landais.

Soutenue en 2000

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

mots clés

• Bitume -- Détérioration
• Déchets radioactifs -- Bituminisation
• Solidification

Résumé

Les bitumes industriels, résidus de distillation des huiles pétrolières, sont constitués de molécules de type paraffinique, naphténique et aromatique, plus ou moins fonctionnalisées, leur conférant une composition et une structure complexes. Entre autres applications, les bitumes industriels sont utilisés pour l'enrobage des déchets radioactifs de faible et moyenne activité à vie longue, destinés au stockage dans une formation sédimentaire. En condition de stockage, la matrice bitumineuse pourrait être soumise à différents processus d'altération, tels que la radiolyse, l'oxydation, le lessivage ou le stress thermique, ce qui pourrait affecter ses propriétés de confinement des radioéléments. Afin de prédire le comportement à long terme des matrices bitumineuses, il est nécessaire d'étudier leur réactivité vis-à-vis de différents processus d'altération. Pour cela, deux approches ont été envisagées. La simulation des processus d'oxydation et de stress thermique et la caractérisation des produits formés par des techniques analytiques adaptées ont révélé que le bitume subissait, pour des conditions expérimentales poussées, des transformations conduisant à son insolubilisation, respectivement par oxydation et condensation et par aromatisation et condensation. La validation des simulations impose l'étude de cas naturels afin d'estimer le comportement à long terme des enrobés bitumineux. Parmi les gisements uranifères présentant des occurrences de bitumes actuellement disponibles, il a été montré que le bassin permien de Lodève présentait les meilleures caractéristiques : reconstitution de la lignée roche mère-huile-bitume, combinaison possible des processus d'altération, composition et réactivité des huiles originelles proches de celles des matrices d'enrobage. Les expériences menées en laboratoire et la comparaison avec l'analogue naturel suggèrent que le bitume d'enrobage sera globalement stable vis-à-vis des processus d'oxydation, de stress thermique et de radiolyse en condition de stockage. Néanmoins, il est nécessaire de poursuivre les investigations par le couplage expérimental des différents processus.

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